Попов / Попов билеты / 13
.docx§7.7. ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ОДНОФАЗНЫХ СЕЛЬСИНОВ
Рассмотрим теорию однофазных сельсинов на примере контактных сельсинов с обмоткой возбуждения на статоре. Однако основные положения этой теории и полученные выводы в одинаковой мере можно распространить как на контактные сельсины с обмоткой возбуждения на роторе, так и на бесконтактные.
Принцип действия. При работе сельсинов в трансформаторном режиме обмотка возбуждения В сельсина-датчика Д (рис. 7.14), механически связанного с ведущей осью О1. подключена к сети однофазного тока, а обмотка возбуждения В сельсина-приемника П—к усилителю У, подающему питание на обмотку управления исполнительного двигателя ИД.Обмотки синхронизации обоих сельсинов соединены между собой линией связи ЛС.
Переменный ток, проходящий по обмотке возбуждения датчика, создает в нем пульсирующий магнитный поток, который индуцирует ЭДС в трех фазах обмотки синхронизации. Так как обмотки синхронизации датчика и приемника соединены между собой линией связи, то по ним проходит ток, вследствие чего в сельсине-приемнике создается пульсирующий магнитный поток. Если возникает рассогласование
Рис. 7.14. Схема включения сельсинов при работе в трансформаторном режиме |
положений роторов датчика и приемника, то этот поток индуцирует в обмотке возбуждения некоторую ЭДС, и на ее зажимах появляется выходное напряжение. Это напряжение через усилитель подается на обмотку управления исполнительного двигателя, который поворачивает ведомую ось О2 совместно с ротором приемника. При ликвидации рассогласования выходное напряжение становится равным нулю, и вращение ведомой оси прекращается.
Электродвижущие силы и токи в обмотках синхронизации. Обмотка возбуждения датчика создает магнитный поток Фв, синусоидально распределенный по окружности статора и ротора и пульсирующий с частотой сети. Значение ЭДС, индуцируемой этим потоком в каждой фазе обмотки ротора датчики Д, зависит от ее положения относительно оси обмотки возбуждения (продольной оси d—d) (рис. 7.15, а).
Если ось первой фазы ротора расположенной в пазах ротора 1—1', совпадает с осью обмотки возбуждения, то дей-
Рис. 7.15. Ротор и статор сельсина-датчика при θд = θ (а) и θД = 60° (б)
|
ствующее значение ЭДС, индуцируемой в этой фазе, максимальное:
E1Д = Е2тах = 4,44f1 w2ko62Фвm, (7.32)
а ЭДС, индуцируемые в других фазах, расположенных в пазах ротора 2—2' и 3—3', равны: Е2Д = Е2тахcos 120е;
E3д = E2maxcos(-120°).
В общем случае, когда ось первой фазы ротора сдвинута относительно оси обмотки возбуждения на некоторый угол θД (рис. 7.15,б), получим
(7.33)
Так как одноименные фазы роторов датчика и приемника соединены последовательно, то проходящий по ним ток
(7.34)
где I2max = E2max/Z2 — наибольшее действующее значение тока в обмотке фазы ротора; Z2 —общее сопротивление последовательно включенных фаз датчика и приемника.
Из (7.34) следует, что алгебраическая сумма токов I1+I2 + Iз = 0, вследствие чего линия связи может быть без нулевого провода.
Магнитодвижущие силы ротора в датчике и приемнике. Ток, проходящий по фазам обмотки ротора датчика, создает в нем соответствующие МДС. Магнитодвижущие силы отдельных фаз распределены в пространстве синусоидально, поэтому
(7.35)
где F2max = 0,912maxw2ko62— максимальное значение МДС, создаваемой одной фазой обмотки ротора.
Определим результирующую МДС всех фаз датчика, для чего сложим составляющие МДСFДd и FДq по продольной оси d-d (оси обмотки возбуждения) и поперечной оси q-q. При этом
(7.36)
+ соs(θд-12О°)sin(θд-12Оо)] = О,5F2mах[sin2θд +
+ sin 2 (θД +120°) + sin 2 (θд -120°)] = 0. (7.36а)
Таким образом, результирующую МДС ротора датчика можно представить пространственным векторомд, который при любом угле θД направлен по продольной оси и имеет постоянную величину, равную l,5F2max (см. рис. 7.15,а).
Магнитодвижущие силы соответствующих фаз ротора приемника п отличаются от МДС фаз ротора датчика только знаком, так как ток в фазах обмотки ротора приемника направлен противоположно току в фазах обмотки ротора датчика. Следовательно, результирующую МДС приемника также можно представить пространственным векторомп, величина которого не зависит от угла поворота роторов датчика и приемника и всегда равна — l,5F2max. Ее продольная и поперечная составляющие
Fnд=-F1дcosθn-F2дcos(θn+120o)-F3д,cos(θn-120o)=
= -l,5F2maxcosθ; (7.37)
Fnq= -Flдsinθn-F2дsin(θn+120°)-F3дsin(θn-120o) =
= -l,5F2maxsinθ. (7.38)
Знак « —» в (7.36) и (7.37) показывает, что вектор результирующей МДС дповорачивается в противоположную сторону относительно результирующей МДСд. Так, например, если установить ротор приемника в положение θπ = 0 и повернуть ротор датчика на угол θ =60° по часовой стрелке (рис. 7.16, а), то вектор МДС п повернется относительно ротора приемника на угол θ = θД — θπ = 60°, но в противоположном направлении, т. е. против часовой стрелки (рис. 7.16,б).
Рис. 7.16. Векторы МДС ротора в датчике (а) и приемнике (б) при повороте ротора датчика на угол θ = 60°
|
Выходное напряжение сельсина-приемника.Продольная составляющая МДС ротора в датчике FДd компенсируется МДС, создаваемой компенсационным током, который поступает из сети в обмотку возбуждения (аналогично трансформатору). В приемнике МДС ротора создает пульсирующий магнитный поток, продольная составляющая которого Φπd индуцирует в выходной обмотке (обмотке возбуждения) ЭДС
Eвых = 4,44f1w1 kоб1Фпdm cos θ = E1max cos θ, (7.39)
где w1 и kоб1—число витков и обмоточный коэффициент обмотки статора сельсина; F1mах—действующее значение ЭДС в выходной обмотке в случае, когда МДС F2max совпадает с осью этой обмотки.
При согласованном положении приемника и датчика на выходе целесообразно иметь нулевой сигнал. Поэтому ротор или статор приемника при согласованном положении ведущей и ведомой осей предварительно смещают на 90° относительно ротора или статора датчика.
При этом выходной сигнал изменяется по закону
UBЫXEBblХ = Elmaxcos(90°-θ) = Elmaxsinθ. (7.40)
При выборе сельсина для определенного режима работы необходимо знать удельное выходное напряжение, т. е. значение Uвых, приходящееся на 1° угла рассогласования:
UУД = Elmaxsin1° = 0,0175Elmax. (7.41)
Это значение обычно приводится в паспорте сельсина. Чтобы зависимость выходного сигнала Uвых от угла рассогласования была по возможности близкой к синусоидальной,сельсины, предназначенные для работы в трансформаторном режиме, выполняют с неявно выраженными полюсами. Этим достигаются существенное уменьшение высших гармонических в кривой ЭДС и повышение точности при передаче угла.