Вопрос 51 Сельсинные датчики: индикаторный и трансформаторный режимы работы
При питании обмоток возбуждения датчика и приемника переменным током возникают пульсирующие потоки возбуждения Фвд и Фвп, которые индуцируют в обмотках синхронизации ЭДС (Ед1,..., Еп3). Величина каждой ЭДС зависит от углового положения соответствующей обмотки относительно оси поля возбуждения. Если принять гармонический закон распределения индукции магнитного поля, то:
Здесь Еm-максимальное значение ЭДС, которое получается при соосном положении обмотки синхронизации и обмотки возбуждения. Из рис. 4 видно, что в любой момент времени ЭДС одноименных фаз датчика и приемника направлены встречно. Если сельсины находятся в согласованном положении, ЭДС одноименных фаз датчика и приемника равны по величине и уравновешивают друга.
При повороте датчика на угол aд равенство ЭДС нарушается. По обмоткам синхронизации и линиям связи протекают токи, которые, взаимодействуя с потоками возбуждения, создают моменты, в равной мере действующие на вал датчика и приемника. Поскольку датчик обычно фиксируется, приемник будет поворачиваться в ту же сторону и на такой же угол, ибо только при согласованном положении ЭДС вновь будут уравновешивать друг друга.
Найдем выражение синхронизирующего момента сельсинов.
Так как одноименные фазы датчика и приемника соединены встречно, то проходящий по ним ток:
где Zф-полное сопротивление обмотки синхронизации одного из сельсинов плюс половина сопротивления линии связи.
Если один из сельсинов зафиксировать, а другой поворачивать на угол от 00 до 3600, то зависимость токов от угла рассогласования будет иметь вид, показанный на рисунке 5. Из формул токов и рисунка 5 видно, что при любом угле рассогласования сельсинов сумма токов равна нулю. Поэтому в линиях связи отсутствует нулевой провод.
Рисунок 5. Зависимость токов в обмотках синхронизации в функции угла рассогласования
Работа сельсинов в трансформаторном режиме
Рисунок 6. Трансформаторная схема "передачи угла". УПУ – усилительно-преобразовательное устройство; СД – силовой двигатель; О – объект управления
Однофазная обмотка возбуждения сельсина-датчика создает пульсирующий магнитный поток Фвд, который индуцирует в обмотках синхронизации ЭДС:
(5)
Под действием ЭДС по обмоткам и линиям связи протекают токи, обобщенное выражение которых будет Iф= Eф/2Zф. Здесь индекс "ф" означает ток, ЭДС и полное сопротивление фазы ротора плюс половину сопротивления линии. Токи, протекая по фазам приемника, создают результирующую НС приемника Fрп. Ее пространственное положение зависит от положения обмоток синхронизации датчика и приемника относительно своих обмоток возбуждения. За исходное принимается такое положение, при котором эта НС будет перпендикулярна обмотке возбуждения приемника.
При повороте датчика на какой-то угол aд на такой же угол, но в обратную сторону повернется результирующая НС приемника. Продольная составляющая этой НС Fрпd наведет в обмотке возбуждения приемника ЭДС, которая через усилительно-преобразовательное устройство (УПУ) будет воздействовать на силовой двигатель (СД). Тот придет во вращение и начнет поворачивать объект управления (О), а вместе с ним и ротор сельсина-приемника до тех пор, пока результирующая НС Fрп не повернется на заданный угол, т.е. снова не станет перпендикулярной оси обмотки возбуждения приемника, ибо только в этом положении в ней не будет ЭДС и двигатель перестанет вращаться.