11.1. Контактні сельсини

На рис. 11.1 показано конструкцію контактного сель-сина. В нерухомій частині (статорі) 1 розміщується трифазна обмотка. Ротор 2 являє собою двополюсний електромагніт.

По обмотці 3 електро-магніта протікає однофазний змінний струм від джерела живлення через щітки 5 і срібні контактні кільця 4.

На рис. 11.2 показано електричну схему контактного сельсина – датчика. До обмотки ротора Р1-Р2 підводиться змінна однофазна напруга (60…100 В). Внаслідок цього у роторі збуджується пульсуючий магнітний потік ~Ф_Р. Цей магнітний потік наводить у фазних обмотках ЕРС Е_а, Е_в, Е_с. Згідно прийнятому на рис.11.2 розташуванню осей обмоток ротора та статорних фазних обмоток, ЕРС по фазах змінюються за законами:

,

, (11.1)

.

Дані ЕРС є вихідними сигналами сельсина.

11. 2. Безконтактні сельсини

Зміна з часом опору ковзних контактів ротора різко впливає на точність систем, у які входять сельсини. Справа у тому, що сельсини переважно працюють в режимі повороту, а не в режимі обертання, при якому відбувається самоочищення ковзних контактів. У звязку з цим, використання сельсинів, в яких відсутні ковзні контакти, взагалі дозволило різко підвищити надій-ність та стабільність роботи систем керування.

У 1938 р. в СРСР інженерами О.Г. Йосифя-ном та Д.В. Свечарником було винайдено без кон-тактний сельсин, у якому обмотка збудження розмі-щена на статорі сельсина. На рис. 11.3 схематично показано конструкцію без-контактного сельсина.

Усередині корпусу 1 розташовано ротор 2, дві кільцеві обмотки збудження 3 та осердя статора з трифазною обмоткою 5. Циліндричний ротор безконтактного сельсина складається з двох частин. Ці дві частини з’єднуються між собою через діамагнітний прошарок 4 з підвищеним магнітним опором. Така конструкція ротора дозво–ляє сформувати південний та північний полюси на роторі за допомогою двох кільцевих обмоток 3, розташованих на нерухомій частині (статорі) сельсина.

Принцип роботи безконтактного сельсина нічим не відрізняється від роботи контактного сельсина (див.рис. 11.1).

11.3. Системи сельсинних синхронних передач

В різних системах автоматичного керування електричними установками існує необхідність синхронізувати обертання або поворот валів робочих машин, які знаходяться на значній відстані одна від одної. Для цього використовуються різні синхронні передачі руху при повороті валів машин, але найбільш широко використовуються сельсинні синхронні передачі. У цих передачах використовуються, як мінімум, два сельсини: сельсин-датчик та сельсин-приймач.

В сучасних синхронних передачах використовуються в основному безконтактні сельсини.

Сельсини-датчики та приймачі за принципом роботи не відрізняються один від одного. Проте мають деякі відмінності, пов’язані з функціональними вимогами як до датчика, так і до приймача.

На практиці поширені в основному дві системи сельсинних син–хронних передач. Це система синхронної передачі кута повороту і система трансформаторної синхронної передачі обертання вала робочої машини.

Сельсинна система синхронізації кута повороту. На рис.11.4 показано електричну схему, яка складається із сельсина-датчика ВС та сельсина-приймача ВЕ. Згідно з даною схемою, вісі роторних обмоток Р1-Р2 встановлюються паралельно вісям обмоток фаз А статора. Таке положення обмоток роторів датчика й приймача називається узгоджувальним станом. Електричні з’єднання обмоток роторів ВС та ВЕ називаються колами збудження. Електричні з’єднання фазних обмоток сельсинів називають колами синхронізації.

Принцип роботи такої сельсинної схеми описано далі. Пульсуючі магнітні потоки роторів Ф_р наводять у відповідних фазних обмотках сельсинів ЕРС, які згідно схеми направлені зустрічно.

Оскільки датчики та приймачі є ідентичними апаратами, то між фазними обмотками не виникає різниці струмів, тобто існує узгоджувальний стан системи синхронної передачі кута повороту.

Проте, якщо повернути ротор датчика на кут , то узгоджувальний стан порушиться. Згідно системі рівнянь (11.1) у статорних обмотках датчика будуть наводитись ЕРС відмінні від тих, що були в узгоджувальному стані.

Нерівність ЕРС у фазних обмотках датчика й приймача викликає в цих обмотках електричний струм, який збуджує в них відповідні магнітні потоки. Сумарний вектор цих магнітних потоків, згідно закону електромагнітної індукції, буде паралельним вектору магнітного потоку ротора датчика. Таким чином в статорі приймача виникає магнітний потік, вектор якого буде повернутий відносно осі роторної обмотки приймача на кут . Оскільки ротор приймача являє собою незагальмовану ланку, то взаємодія магнітних потоків статора і ротора (так званий синхронізуючий момент) поверне цей ротор на кут , а система синхронної передачі кута повороту прийме новий узгоджений стан.

Сельсинна система синхронізації обертання. На рис.11.5 показано принципову схему синхронізації обертання вала двигуна постійного струму. Така схема називається сельсинною трансформаторною схемою, тому що ЕРС в обмотці ротора сельсина-приймача ВЕ наводиться змінним магнітним полем Ф_с статора цього сельсина. При цьому, згідно принципу роботи сельсинних систем синхронізації, вектор магнітного потоку Ф_с в просторі можна повертати за рахунок повороту ротора Р1-Р2 сельсина-датчика ВС.

Особливість сельсинної системи синхронізації обертання (рис.11.5) полягає в тому, що ротор сельсина-приймача ВЕ 1 механічно зв’язаний з ротором виконавчого двигуна М, а обмотка ротора під’єднується до фазочутливого підсилювача 2, який на виході формує сигнал керування двигуном, що пропорційний за величиною кута повороту ротора сельсина-датчика ВС, а за фазою – відповідному напрямку цього повороту. Все це дозволяє обертати вал виконавчого двигуна М в сторону зменшення кута . При куті =0, ЕРС в обмотці ротора сельсина ВЕ також буде дорівнювати нулю і рух виконавчого органу ВО робочої машини припиниться. В такому режимі роботи сельсинна система синхронізації використовується в програмних автоматизованих приводах.

Якщо поворот ротора сельсина-датчика ВС буде здійснюватися безперервно, то в цьому випадку описана система (рис.11.5) забезпечить синхронне обертання виконавчого органу ВО робочої машини із заданою швидкістю і в необхідному напрямку.