§ 9.16. Асинхронные машины в системе синхронной связи

В схемах автоматического контроля и управления, а также ма­шинных телеграфов и указателей положения пера руля на судах имеют широкое применение однофазные и трехфазные асинхронные машины, называемые сельсинами. Система синхронной связи пред­ставляет собой электрическое соединение двух или нескольких элек­трических машин, датчиков и приемников, имеющих согласованное вращение или обеспечивающих поворот их роторов на одинаковый угол.

Сельсины могут быть трехфазными или однофазными. На рис. 9.28 показано соединение двух трехфазных сельсинов в систе­ме синхронной связи. Статорные обмотки машин подключены к питающей сети, а роторные — включены навстречу друг другу. При одинаковых пространственных положениях роторов машин вторич­ные э. д. с. E_2I и E_2II, наводимые в обмотках ротора вращающи­мися магнитными полями, одинаковы по величине, противополож­ны по фазе и уравновешивают друг друга. Токи в цепи роторов отсутствуют, и ротор неподвижен. При повороте ротора сельсина датчика на некоторый угол в цепи роторов начинает действо­вать э. д. с. == E_2I—Е_2II, и возникает уравнительный ток I₂. Взаимодействуя с магнитным полем сельсина-приемника, ток I₂ создает вращающий момент, и ротор приемника поворачивает­ся на тот же угол, что и ротор сельсина-датчика.

Примером использования системы синхронной связи может слу­жить указатель положения пера руля (аксиометр). В румпельном помещении судна устанавливается сельсин-датчик, ротор которого механически связывается с баллером руля. В ходовой рубке судна размещается сельсин-приемник. При положении пера руля вдоль-нейтральной плоскости судна система находится в равновесии и. пространственное положе-

ние осей роторов одина­ково. При перекладке ру­ля на какой-либо угол ро­тор сельсина-датчика по­ворачивается на тот же заданный угол. Это вызы­вает рассогласование сис­темы синхронной связи. Возникающие моменты стремятся уничтожить воз­никшее рассогласование и ротор сельсина-приемника поворачивается на угол рассогласования. Ротор сельсина-приемника связан со стрелкой, которая нашкале угла поворота пера руля фиксирует, на какой угол произошло смещение пера руля от его нейт­рального положения. Та­ким образом судоводитель в любой момент может видеть, в каком положении находится руль.

Однофазные сельсины выполняются с однофазной обмоткой ста­тора и трехфазной обмоткой ротора (рис. 9.28, б). Трехфазные обмотки сельсина-датчика и сельсина-приемника соединяются между собой так же, как и в трехфазной системе. Принцип работы системы тот же, при этом поворот роторов возможен в обе стороны.

Конструктивно устройство сельсинов мало чем отличается от обычных асинхронных двигателей с контактными кольцами. Чаще всего обмотка статора располагается на явно выраженных полюсах благодаря чему достигается наибольший вращающий мо­мент.

Широкое распространение имеют бесконтактные сельсины, у которых отсутствует скользящий электрический контакт (контакт­ные кольца и щетки). Ротор бесконтактного сельсина не имеет об­мотки и представляет собой цилиндр, разделенный по продольной оси на две части, Образующие два магнитных полюса. Полюсы отделены друг от друга немагнитным материалом.

Обе обмотки бесконтактного сельсина: первичная — однофазная обмотка возбуждения и вторичная — трехфазная расположены неподвижно на статоре. Трехфазная обмотка закладывается в пазы внутренней расточки и состоит из двух последовательно соединен­ных катушек.

Магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения 2 (рис. 9.29), проходит по внешнему магнитопроводу 1, через воздушный зазор , полюс ротора 1П, воздушный зазор в статор 3 и воздушный зазор . полюс ротора 2П и воздушный зазор и возвра­щается во внешний магнитопровод. Получается замкну­тая магнитная цепь.

В контактном сельсине изменение положения вторич­ной обмотки относительно первичной достигалось по­воротом ротора, на котором расположена вторичная об­мотка. В бесконтактном сель­сине обмотки неподвижны, а первичный магнитный поток поворачивается по отношению к фазным обмоткам статора на угол, определяемый углом поворота ротора. Величины э.д.с, наводимых в фазных об­мотках сельсина, зависят от углового положения ротора. Электри­ческая схема синхронной связи с бесконтактными сельсинами ана­логична схемам синхронной связи с контактными сельсинами.

Основное преимущество бесконтактных сельсинов — отсутствие скользящих электрических контактов. Недостатками являются: наличие четырех воздушных зазоров; более тяжелый ротор, что вызывает больший износ подшипников; больший момент инерции ротора, увеличивающий динамические ошибки сельсина.