Дифференциальный сельсин (дс)

Конструктивно ДС, как уже отмечалось, подобен сельсин-датчику и сельсин-приемнику. Основное отличие ДС при этом определяется тем, что у него обе обмотки (статорная и роторная) трехфазные. Подвод тока к обмоткам ротора осуществляется через три кольца и три щетки. Ротор ДС неявно полюсный. Дифференциальный сельсин включается между сельсин-датчиком и сельсин-приемником. Его статорная (или роторная) обмотка соединена трехпроводной линией со статорной обмоткой СД, а роторная (или статорная) обмотка таким же способом соединена со статорной обмоткой СП (рис. 2.15).

Статор ДС обычно закреплен неподвижно, а ротор соединяется с осью устройства, с помощью которого задают некоторое исходное (начальное) значение угла рассогласования δ. Дифференциальный сельсин представляет собой устройство, с помощью которого данное начальное значение угла рассогласования δ вводится в следящую систему. Если оси одноименных обмоток статора и ротора ДС совпадают, т. е. угол поворота ДС равен нулю, то ДС никаких изменений в сельсинную схему не вносит (кроме некоторого уменьшения выходного напряжения).

Рис. 2.15. Схема включения дифференциального сельсина

Действительно, поле статора ДС, как и в ранее рассмотренном случае без ДС (рис. 2.13), имеет такое же относительное направление, что и поле ротора сельсин-датчика.

В свою очередь, поле статора СП имеет такое же направление, что и поле статора ДС. Следовательно, в данном случае поле статора СП имеет одинаковое направление с полем ротора СД, т. е. так же, как это имело место в сельсинной схеме (рис. 2.13) без ДС.

Если угол поворота ДС не равен нулю, то картина меняется. Действительно, поворот ротора ДС на угол δ эквивалентен повороту ротора СД на угол δ.

При наличии дифференциального сельсина выходное напряжение U_вых0 сельсинной схемы (рис. 2.15) В общем случае определяется суммой (алгебраической) углов поворота роторов сельсин-датчика и дифференциального сельсина относительно ротора сельсин-приемника:

.

Рассмотрим некоторые параметры, характеризующие сельсины в трансформаторном режиме.

По динамическим свойствам сельсины в трансформаторном режиме аналогичны индуктивному датчику.

Действительно, частота изменения входного сигнала - угла рассогласования в осей следящей системы существенно меньше частоты f питающего напряжения. Поэтому сельсинный датчик, так же как и индуктивный, можно считать безынерционным звеном (U_вых = kΘ).

Рис. 2.16. Принципиальная схема бесконтактного сельсина

У контактных сельсинов, рассмотренных выше, основной причиной шумов (помех) является контактное устройство - щетка-кольцо. Диапазон частот этих шумов очень широк, так же как и у потенциометрических датчиков. Для устранения указанных шумов и повышения надежности работы сельсинов последнее время начинают применяться бесконтактные сельсины. Принципиальная схема одного из таких сельсинов показана на рис. 2.16, из которой видно, что контактное устройство щетка-кольцо обычного сельсина в данном случае заменено трансформатором специальной конструкции.

Первичная обмотка трансформатора с числом витков w₁ расположена на статоре сельсина и, следовательно, при работе сель­синов остается неподвижной. Вторичная обмотка с числом витков w₂ размещена на роторе сельсина и поворачивается вместе с ротором вокруг оси ротора. Напряжение питания сельсина U_п подводится к первичной обмотке (w₁). Поток Ф, созданный этой обмоткой, замыкается так, как показано на рис. 2.16. При этом величина ЭДС, наводимая во вторичной обмотке (w₂) трансформатора за счет потока Ф, не зависит от угла поворота ротора сельсина. Эта ЭДС используется для питания обмотки w_р ротора сельсина. В остальном конструкция бесконтактного и контактного сельсинов подобны.

При одинаковых размерах и мощности контактных и бесконтактных сельсинов величина выходного напряжения U_вых в бесконтактных сельсинах обычно меньше, чем в контактных, поэтому коэффициент усиления (чувствительность) бесконтактных сельсинов несколько меньше, чем у контактных.

При изготовлении сельсинов возможна некоторая несимметрия, т. е. неточности в расположении осей катушек обмоток статора, небольшие искажения формы полюсных башмаков и другие факторы, которые обусловливают инструментальную погрешность сельсинного датчика, индивидуальную для каждой пары сельсинов.

Величину этой погрешности измеряют опытным путем, для чего, задавая дискретные значения угла поворота α ротора СД, находят каждый раз соответствующие значения угла поворота ротора СП, при котором напряжение на выходе датчика U_вых0= 0. Рассогласования =α - α ', имеющие место при этом, и составляют погрешность сельсинов. Величина погрешности  определяется через каждые 30° при повороте роторов сельсинов вправо и влево в пределах 180°.

Среднее значение инструментальной погрешности будет

,

где ;- максимальное значение ошибки при повороте роторов сельсинов соответственно вправо и влево.

Исходя из величины средней инструментальной погрешности сельсины делятся на три класса точности, для которых средняя инструментальная погрешность составляет: для первого класса 0,5°, для второго - 0,5-1,0° и для третьего - 1,0-1,5°.