20911

Исследование однофазных сельсинов

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Систему синхронной связи передающую электрическим путем на расстояние угловые перемещения называют системой передачи угла или синхронного поворота. В системах электрического вала применяют трехфазные сельсины а в системах передачи угла – однофазные сельсины. В зависимости от величины погрешности в индикаторной системе передачи угла сельсины делятся на четыре класса точности см. Параметр точности Класс точности 1 2 3 4 Погрешность следования в дистанционной передаче угла в индикаторном режиме угл.

Русский

2013-08-01

417.5 KB

33 чел.

Сельсины  5

Лабораторная работа №5

Исследование однофазных сельсинов

Цель работы: ознакомление с конструкциями и схемами включения сельсинов, приобретение навыков экспериментального определения их характеристик.

Оборудование, измерительные приборы и инструменты: лабораторная установка, источники переменного тока, вольтметр, магазин сопротивлений.

I. Основные теоретические сведения

Системы синхронной связи находят применение в цепях автоматического контроля, управления и регулирования.

Под системой синхронной связи понимают совокупность устройств, служащих для передачи на расстояние угловых или линейных перемещений, а также для синхронного и синфазного вращения двух или более механически не связанных осей.

Систему синхронной связи, поддерживающую синхронное вращение осей (валов), часто называют системой электрического вала. Систему синхронной связи, передающую электрическим путем на расстояние угловые перемещения, называют системой передачи угла или синхронного поворота.

Часто в указанных системах в качестве основных элементов использую сельсины. В системах электрического вала применяют трехфазные сельсины, а в системах передачи угла – однофазные сельсины.

Существуют различные конструктивные исполнения сельсинов, но при этом обязательно наличие обмоток возбуждения и синхронизации. Обмотка возбуждения у однофазных сельсинов однофазная, а у трехфазных – трехфазная.

Обмотки синхронизации состоят из трех однофазных обмоток, оси которых сдвинуты в пространстве на угол 120°.

Выводы роторных обмоток сельсина маркируются буквой Р, а статорных – буквой С независимо от назначения обмоток.

Для самосинхронизации в пределах одного оборота сельсины выполняются с одной парой полюсов.

Конструктивно сельсины делятся на контактные и бесконтактные.

Однофазные сельсины используют в индикаторном и трансформаторном режимах. При этом система независимо от режима работы состоит из сельсина – датчика (СД) и одного или нескольких сельсинов – приемников (СП). СД связан с механически с объектом контроля или органом управления. СП либо непосредственно отрабатывает угол поворота, задаваемый датчиком (индикаторный режим), либо преобразует его в электрический сигнал, отрабатываемый исполнительным двигателем (трансформаторный режим).

Индикаторный режим может быть использован, если на валу сельсина – приемника находится измерительный прибор с весьма малым моментом сопротивления (например, шкала, сбалансированная стрелка) и требования к точности передачи не очень высоки.

Электрическая схема работы сельсинов в индикаторном режиме представлена на рис. 1.

Обмотки возбуждения (ОВ) датчика СД и приемника СП питаются от одного источника переменного тока. Протекающие в ОВ токи создают в этих обмотках потоки возбуждения, которые индуцируют в обмотках синхронизации эдс. Значения этих эдс в каждом сельсине зависят от взаимного положения осей обмотки возбуждения и обмоток синхронизации.

Если в качестве датчика и приемника выбраны идентичные сельсины, то при одинаковом положении роторов СД и СП относительно обмоток статоров эдс в в обмотках синхронизации будут равны по величине и противоположны по фазе. Ток в линии связи отсутствует. Такое положение датчика и приемника называют согласованным. Угол рассогласования .

Если , то эдс в обмотках синхронизации СД и СП будут различаться. Вследствие этого по линиям связи и обмоткам синхронизации потекут уравнительные токи, которые, взаимодействуя с потоками возбуждения, создадут электромагнитные моменты, стремящиеся повернуть роторы сельсинов в согласованное положение. Ротор датчика обычно связан с задающим механизмом и лишен свободы вращения, поэтому поворачиваться будет только ротор приемника, пока не наступит вновь согласованное положение роторов. Момент, поворачивающий ротор приемника, называется синхронизирующим. Его значение приближено определяется зависимостью

     (1)

где  - коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей сельсина и параметров питания.

Реальная зависимость  отличается от синусоиды за счет тормозного момента, обусловленного поперечной составляющей потока. Для ее уменьшения индикаторные сельсины часто выполняют с короткозамкнутой обмоткой по поперечной оси, либо явнополюсными, у которых велик воздушный зазор по поперечной оси.

Точность работы сельсинов в индикаторном режиме зависит от следующих факторов:

  •  удельного синхронизирующего момента;
  •  собственного момента трения СП и момента сопротивления на его валу;
  •  сопротивления линии связи;
  •  магнитной и электрической асимметрии машины;
  •  количества приемников, работающих от одного датчика;
  •  дебаланса ротора приемника;
  •  напряжения и частоты питающей сети.

Практически между роторами СД и СП всегда существует рассогласование – угол статической ошибки, обусловленный перечисленными выше факторами. Наибольший угол статической погрешности определяет величину зоны нечувствительности системы:

     (2)

где  - сумма вредных моментов;  - удельный синхронизирующий момент, то есть синхронизирующий момент при .

В зависимости от величины погрешности в индикаторной системе передачи угла сельсины делятся на четыре класса точности (см. таблицу 1).

Таблица 1.

Параметр точности

Класс точности

1

2

3

4

Погрешность следования в дистанционной передаче угла в индикаторном режиме, угл. мин

±30

±45

±60

±90

Значение синхронизирующего момента и, соответственно точность индикаторной передачи, уменьшается при увеличений сопротивлений линий связи, так это приводит к уменьшению уравнительных токов при одинаковых углах рассогласования.

В схемах автоматики часто применяют схемы, где от одного датчика работает несколько приемников. В таких случаях в качестве датчика используют более мощный сельсин, чем приемники.

Трансформаторный режим применяется для дистанционной передачи угловых перемещений объекту, момент сопротивления которого выше момента, развиваемого сельсином в индикаторном режиме при весьма высокой точности отработки перемещения.

Электрическая схема работы сельсинов в трансформаторном режиме представлена на рис. 2.

Схема состоит из сельсина – датчика, сельсина – приемника, линии связи, усилителя, исполнительного двигателя и редуктора.

При подаче напряжения на обмотку возбуждения СД и некотором угле рассогласования  между положениями роторов датчика и приемника на обмотке возбуждения СП возникает напряжение . Оно усиливается усилителем и поступает на обмотку управления исполнительного двигателя, который через редуктор вращает ротор СП. Вращение осуществляется до тех пор, пока напряжение  не станет равным нулю, то есть когда наступит согласованное положение роторов СД и СП.

Точность работы сельсинов в трансформаторном режиме зависит от следующих факторов:

  •  значение остаточной эдс;
  •  распределение индукции в воздушном зазоре;
  •  крутизна выходного напряжения СП.

В зависимости от величины погрешности в трансформаторной системе передачи угла сельсины делятся на семь класса точности (см. таблицу 2).

Таблица 2.

Параметр точности

Класс точности

1

2

3

4

5

6

7

Погрешность следования в дистанционной передаче угла в трансформаторном режиме, угл. мин

±1

±2

±3

±5

±10

±20

±30

Точность работы сельсинов в трансформаторном режиме выше, чем в индикаторном. Это обусловлено тем, что в трансформаторном режиме момент сопротивления нагрузки преодолевается достаточно большим моментом исполнительного двигателя.

Одним из путей дальнейшего повышения точности передачи угла является создание двухканальных систем, работающих по методу грубого и точного отсчетов.

II. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка содержит сельсин – датчик, помещенный на поворотном столике, и три сельсина – приемника (см. рис. 3), помещенных в отдельный корпус. Сельсин – приемник СП1 размещен на передней стенке установки и предназначен для измерения момента, возникающего при наличии рассогласовании между СД и СП. Цена большого деления шкалы при измерении момента составляет  гсм. Сельсин – приемник СП2 предназначен для измерения погрешности передачи в индикаторном режиме, а СП3 – в трансформаторном.

Выключатели ВК1 и ВК2 подключают источники питания (27 В постоянного тока и 36 В, 400 Гц) к лабораторной установке. Клеммы К1, К2 и К3 являются выводами обмоток синхронизации сельсинов. Клеммы К4 являются выводами обмотки возбуждения сельсина СП3.

III. Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с принципом действия и конструкциями сельсинов.
  2.  Снять и построить зависимость напряжения на обмотке синхронизации сельсина – датчика от угла поворота его ротора. Измерения необходимо проводить через каждые 30° в пределах одного оборота ротора.
  3.  Для индикаторного режима измерить и построить графики:
  4.  Зависимости синхронизирующего момента СП и токов в линиях связи от угла рассогласования роторов при сопротивлениях линий связи  Ом и  Ом.
  5.  Зависимости погрешности передачи угла от угла поворота ротора СД при сопротивлениях линий связи  Ом и  Ом. Измерения необходимо проводить через каждые 30° в пределах одного оборота ротора.

Для трансформаторного режима измерить и построить графики:

  1.  Зависимости напряжения на обмотке возбуждения сельсина – приемника и токов в линиях связи от угла рассогласования при сопротивлениях линий связи  Ом и  Ом.
  2.  Зависимости погрешности передачи угла от угла поворота ротора СД при сопротивлениях линий связи  Ом и  Ом.
  3.  Сделать выводы по проделанной работе.

IV. Содержание отчета

В отчете должны быть представлены электрические схемы, используемые при исследованиях, полученные таблицы и графики, выводы по работе и перечень приборов, использованных при измерениях.

V. Контрольные вопросы

  1.  Поясните принцип действия индикаторной системы передачи угла на сельсинах.
  2.  Поясните принцип действия трансформаторной системы передачи угла на сельсинах.
  3.  Назовите факторы, определяющий точность передачи угла в индикаторном режиме.
  4.  Назовите факторы, определяющий точность передачи угла в трансформаторном режиме.
  5.  Что такое электрическая схема синхронной связи?

Список рекомендуемой литературы.

1. Баканов М.В., Лыска В.А., Алексеев В.В. Информационные микро-машины следящих и счетно-решающих систем (вращающиеся трансформаторы, сельсины). - М.: Сов. радио, 1977. - 88 с.

2. Хрущев В.В. Электрические микромашины автоматических устройств. -Л.: Энергия, 1976. - 384 с.

3. Ахметжанов А.А. Системы передачи угла повышенной точности. -М.: Энергия, 1966. - 272 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75949. Президентская избирательная компания 1996 года: ход, особенности, последствия 29.75 KB
  Выборы президента России были назначены на 16 июня 1996 года в соответствии с переходными положениями Конституции России и в связи с истечением срока полномочий Президента России-Бориса. Ельцина избранного в 1991 году президентом России РСФСР. Единственные на 2013 год президентские выборы в России где для определения победителя потребовалось два тура. Основными конкурентами считались действующий Президент России Б.
75950. Причины и стадии экономического роста в РФ в начале ХХI века 15.21 KB
  В это время начался рост производства вызванный последствиями дефолта в результате которого возросли цены в рублях на импортные изделия и появился стимул к замещению импорта наращиванием товаров отечественного производства. Росту производства в России помог также рост мировых цен на нефть и газ достигших в конце 2007 г. Вместе с тем этот этап экономического развития России всё ещё характеризовался недостаточной стабильностью роста производства особенно в промышленности чрезмерной зависимостью от мировых цен на сырьё недостаточной...
75951. Проблемы развития правоохранительной и судебной системы в РФ 17.71 KB
  Это вызвано объективными причинами стремлением подчеркнуть независимость и самостоятельность судебной власти уйти от порочной практики сращивания судебной системы и органов осуществляющих следствие дознание и оперативно-разыскную деятельность. Причины неудовлетворительного состояния судебной и правоохранительной системы РФ имеют многоплановый характер. Отмечают что есть все основания для вывода о полномасштабном кризисе судебной и правоохранительной системы.
75952. Развитие гражданского общества в РФ. Неправительственные организации и их значение 20.29 KB
  Это означает что важнейшим условием существования свободного общества в России является не только раскрепощение частной инициативы но и развитая система социальной поддержки. И в-третьих чувство гражданской ответственности а также цивилизованное поведение и активная гражданская позиция – все это необходимые элементы подлинно гражданского общества. Становление гражданского общества есть в сущности бесконечный процесс совершенствования всех без исключения сторон жизнедеятельности людей.
75953. Россия – федеративное государство. Особенности проявления российского федерализма на современном этапе 17.78 KB
  Образование же Российской Федерации шло совсем иным путем. Эти государства а также национально-государственные образования и были признаны субъектами Российской Федерации. Порядок образования Российской Федерации свидетельствует о том что с момента своего возникновения эта федерация носила конституционно-правовой характер поскольку была создана не в результате заключения договора между ее субъектами а на основе провозглашения ее федерацией в Конституции Республики. В настоящее время субъектами Российской Федерации являются не только бывшие...
75954. Россия к началу 21 века: основные задачи и ресурсы для достижения целей 19.4 KB
  Рост производства означает возможность повышения уровня жизни и благосостояния граждан решения важных социальных проблем. Но для достижения этой цели стало ясно что темпы роста необходимо увеличить с 7 процентов в год за 2002–-2004 гг. Главный источник беспокойства за наше ближайшее будущее заключается в том что экономический рост во многом опирается на высокие цены на нефть. Так за последние годы в стране буквально произошла революция в сотовой связи очень широко распространился кредит бытовой техники мебели автомобилей и пр.
75955. РФ и постсоветское пространство – состояние отношений и основные задачи 22.28 KB
  Интеграция в рамках СНГ стала приоритетным проектом в условиях глобального кризиса 2008–2009 гг. В новой версии Концепции внешней политики РФ прописано что Приоритетными направлениями развитие двустороннего и многостороннего сотрудничества с государствами участниками СНГ дальнейшее укрепление СНГ основы углубления регионального взаимодействия его участников имеющих не только общее историческое наследие но и обширный потенциал интеграции в различных сферах. Россия выстраивает дружественные отношения с каждым из государств ...
75956. Сентябрьско-октябрьский кризис 1993: истоки и пути решения 15.95 KB
  были внесены многочисленные поправки ограничивавшие полномочия президента. на VII съезде народных депутатов заставили президента убрать из правительства Е. Степанков осудили действия президента. пытался отрешить президента от должности но должного количества голосов не набралось.