Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

РАСЧЕТ НЕЯВНОПОЛЮСНОГО КОНТАКТНОГО СЕЛЬСИНА

ДЛЯ ИНДИКАТОРНОГО РЕЖИМА

Методические указания к расчетно-практической

и самостоятельной работе

по курсу «Расчет элементов и устройств систем управления

и для выполнения соответствующих разделов

дипломного проектирования для студентов специальности 210100

		Одобрено
		редакционно-издательским советом
		Балаковского института техники, технологии и управления

Балаково 2004

Содержание и особенности расчета сельсинов

Расчет сельсинов включает расчет магнитной цепи, обмоток возбуждения и синхронизации, параметров по продольной и поперечной осям, рабочих характеристик и потерь. Так как проектирование сельсинов, как и любой электрической машины, представляет собой задачу со многими решениями, поэтому в каждом конкретном случае следует искать такое решение, которое наилучшим образом удовлетворяет поставленным требованиям по характеристикам, условиям эксплуатации, конструкции, технологии изготовления и т. п.

А. Расчет магнитной цепи и обмотки возбуждения. Для контактных сельсинов расчет магнитной цепи и параметров намагничивающего контура сводится к определению коэффициента k_μ, характеризующего эффективное увеличение воздушного зазора за счет магнитного сопротивления магнитопровода (см. § 3-3 /1/). Используя формулу (3-3), рассчитывают при заданной геометрии магнитопровода сельсина табличные зависимости вещественной и мнимой составляющих коэффициента k_μ от максимальной индукции магнитного поля в воздушном зазоре. Затем по методике, изложенной в § 3-6 для режима холостого хода, задавшись допустимыми потерями в машине или плотностью тока в обмотке возбуждения, определяют эффективные витки обмотки возбуждения и соответствующие значения индукции магнитного поля и магнитного потока сельсина. Порядок расчета приведен в примере.

Б. Расчет системы возбуждения неявнополюсного бесконтактного сельсина с кольцевым трансформатором. Магнитная система неявнополюсного бесконтактного сельсина состоит из статора и ротора, аналогичных контактному сельсину, а также кольцевого трансформатора (рис. 3-16). Соответственно этому электрическая схема замещения цепи возбуждения сельсина представляет собой последовательное соединение двух Т-образных контуров (рис. 9-3).Пользуясь теоремой об эквивалентном источнике тока, можно установить связь между напряжениями возбуждения кольцевого трансформатора 0_к и сельсина 0_г;

(9.4)

где Z_1k, Z_2K— собственные параметры первичной и вторичной обмоток кольцевого трансформатора; Z_mK — сопротивление намагничивающего контура кольцевого трансформатора; Z'_вх0— сопротивление холостого хода сельсина, приведенное к первичной обмотке кольцевого трансформатора; U₁^’ — приведенное значение напряжения возбуждения сельсина.

При расчете такой сравнительно сложной системы воспользуемся следующим приближенным методом.

Зададим значение э. д. с. кольцевого трансформатора Е_к = k_uU_K и по величине максимальной магнитной индукции определим число витков первичной обмотки.

Из эквивалентной схемы (рис. 9-3), находим:

Решая это уравнение относительно k, получим

(9.5)

Правильность выбранного значения k_U проверяем по формуле (9-4). После этого рассчитывают ток первичной обмотки кольцевого трансформатора и оценивают плотность тока, которая не должна превосходить допустимой по условиям нагрева величины (5 ÷ 8 а/мм²).

При больших плотностях тока необходимо снизить максимальное значение магнитной индукции и соответственно увеличить число витков первичной обмотки.

В. Расчет магнитной цепи бесконтактного явнополюсного сельсина. Устройство магнитной цепи бесконтактного явнополюсного сельсина показано на рис. 8-5. Магнитная цепь состоит из следующих участков: основного воздушного зазора δ₁ зубцов статора, ярма статора, магнитопровода ротора, дополнительного воздушного зазора δ₂, кольцеобразных сердечников и внешнего магнитопровода.

На рис. 9-3 представлена эквивалентная схема магнитной цепи бесконтактного сельсина, на которой через R_δ1, R_z, R_j, R_p, R_δ2,, R_вм обозначены магнитные сопротивления соответствующих, указанных выше, магнитных участков. Кроме того, введены: R_o— магнитное сопротивление промежутка между статором и стержнями внешнего магнитопровода, R_s — магнитное сопротивление между магнитопроводами ротора.

В общем случае при учете потерь в стали магнитные сопротивления следует считать комплексными величинами.

При симметричном магнитопроводе и равенстве н.с. двух катушек обмотки возбуждения, магнитный поток, замыкающийся через сопротивление R₀ равен нулю.

В современных бесконтактных сельсинах ротор обычно заливается алюминиевым сплавом; вследствие явления демпфирования, магнитное сопротивление для потока рассеяния оказывается достаточно большим и в первом приближении при расчете магнитной цепи этот поток может не учитываться.

В этом случае расчет магнитной цепи сводится к определению эквивалентных основного и дополнительного зазоров по формулам

где

Общий эквивалентный воздушный зазор, соответствующий всей магнитной цепи:

— отношение максимальных магнитных индукций в дополнительном и основном воздушных зазорах.

Это позволяет расчет магнитной цепи и обмотки возбуждения бесконтактного явнополюсного сельсина выполнять по той же методике, что и для контактного сельсина (см. § 9-6).

Г. Расчет обмотки синхронизации. Эффективные витки фазы обмотки синхронизации W_ф-э находятся по величинам первой гармоники индукции магнитного поля в воздушном зазоре и э. д. с. фазы синхронизирующей обмотки Е_ф, исходя из формулы:

После выбора схемы обмотки и определения ее обмоточного коэффициента k_об вычисляются числа проводников в пазах и сечение провода:

Д. Расчет параметров сельсинов по продольной и поперечной осям. Основные характеристики индикаторной синхронной передачи определяются параметрами фазы синхронизирующей обмотки по продольной и поперечной осям (см. § 8-3):

Значения этих параметров зависят от типа сельсина, геометрии магнитопровода, наличия короткозамкнутых демпферных контуров и подробно для различных случаев рассмотрены в [21]. В табл. 9-1, приведены сводные формулы, необходимые для расчета указанных параметров сельсинов.

Е. Расчет рабочих характеристик системы синхронной передачи на сельсинах. Расчет рабочих характеристик в индикаторном режиме обычно выполняется для парной синхронной передачи при однотипных датчике и приемнике.

Удельный и синхронизирующий моменты определяются по формулам (8-20) и (8-18), а значение тока в цепи синхронизации— согласно выражению (8-21).

Для трансформаторной синхронной передачи по формулам, приведенным в § 8-7, находим э. д. с. и крутизну э. д. с. управляющей обмотки, выходное сопротивление и удельную мощность для оптимального сопротивления нагрузки.