МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ I
Все справочники Предисловие
Глава 5
Асинхронные микромашины автоматических устройств
  1. Устройство и основные конструктивные типы асинхронных исполнительных двигателей
  2. Исполнительный двигатель с амплитудным управлением
  3. Исполнительный двигатель с фазовым управлением
  4. Исполнительный двигатель с амплитудно-фазовым управлением (конденсаторная схема)
  5. Быстродействие исполнительных двигателей и их сравнение при различных способах управления
  6. Асинхронный тахогенератор
  7. Устройство и принцип действия вращающихся трансформаторов
  8. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор
  9. Линейный вращающийся трансформатор
  10. Вращающийся трансформатор-построитель
  11. Принцип действия системы синхронной связи и устройство сельсинов
  12. Трансформаторный режим работы однофазных сельсинов
  13. Индикаторный режим работы однофазных сельсинов
  14. Дифференциальные сельсины
  15. Магнесины
  16. Трехфазные сельсины
  17. Использование вращающихся трансформаторов в системе дистанционной передачи угла
Глава 6
Синхронные машины
  1. Назначение и принцип действия синхронной машины
  2. Устройство синхронной машины
  3. Особенности конструкции синхронных машин большой мощности
  4. Работа генератора при холостом ходе
  5. Работа генератора под нагрузкой
  6. Векторные диаграммы генератора
  7. Внешние и регулировочные характеристики генератора
  8. Определение индуктивных сопротивлений синхронной машины
  9. Параллельная работа синхронного генератора с сетью
  10. Режимы работы синхронного генератора при параллельной работе с сетью
  11. Мощность и электромагнитный момент синхронной машины
  12. Статическая устойчивость
  13. Синхронный двигатель
  14. Пуск синхронного двигателя
  15. Регулирование частоты вращения синхронных двигателей. Вентильный двигатель
  16. Синхронный компенсатор
  17. Понятие о переходных процессах в синхронных машинах
  18. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов
  19. Особенности работы синхронного генератора на выпрямительную нагрузку
  20. Сверхпроводниковые синхронные генераторы
  21. Однофазная синхронная машина
Глава 9
Глава 10
Нагревание и режимы работы электрических машин
  1. Нагревание электрических машин
  2. Режимы нагрузки электрических машин
Заключение Список литературы

§ 5.12. ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ОДНОФАЗНЫХ СЕЛЬСИНОВ

Принцип действия. Рассмотрим теорию однофазных сельсинов на примере контактных сельсинов с обмоткой возбуждения на статоре. Однако основные положения этой теории и полученные выводы в одинаковой мере можно распространить как на контактные сельсины с обмоткой возбуждения на роторе, так и на бесконтактные.

При работе сельсинов в трансформаторном режиме обмотка возбуждения В сельсина-датчика Д (рис. 5.35), механически связанного с ведущей осью О1 , подключена к сети однофазного тока, а обмотка возбуждения В сельсина-приемника П — к усилителю У, подающему питание на обмотку управления исполнительного двигателя ИД. Обмотки синхронизации обоих сельсинов соединены между собой линией связи ЛС.

Переменный ток, проходящий по обмотке возбуждения датчика, создает в нем пульсирующий магнитный поток, который индуцирует ЭДС в трех фазах обмотки синхронизации. Так как обмотки синхронизации датчика и приемника соединены между собой линией связи, то по ним проходит ток, вследствие чего в сельсине-приемнике создается пульсирующий магнитный поток. Если возникает рассогласование положений роторов датчика и приемника, то этот поток индуцирует в обмотке возбуждения некоторую ЭДС, и на ее зажимах появляется выходное напряжение. Это напряжение через усилитель подается на обмотку управления исполнительного двигателя, который поворачивает ведомую ось О2 совместно с ротором приемника. При ликвидации рассогласования выходное напряжение становится равным нулю, и вращение ведомой оси прекращается.

Рис. 5.35. Схема включения сельсинов при работе в трансформаторном режиме

ЭДС и токи в обмотках синхронизации. Обмотка возбуждения датчика создает магнитный поток Фв , синусоидально распределенный по окружности статора и ротора и пульсирующий с частотой сети. Значение ЭДС, индуцируемой этим потоком в каждой фазе обмотки ротора датчика Д, зависит от ее положения относительно оси обмотки возбуждения (продольной оси d-d) (рис. 5.36). Если ось первой фазы ротора, расположенной в пазах ротора 1-1', совпадает с осью обмотки возбуждения, то действующее значение ЭДС, индуцируемой в этой фазе, максимальное:

(5.70)

E = E2 max = 4,44f1 w2 kоб2 Фвm ,

а ЭДС, индуцируемые в других фазах, расположенных в пазах ротора 2-2' и 3-3', равны:
Е = E2 max cos l20°; Е = Е2 maх cos (-120°).

В общем случае, когда ось первой фазы ротора сдвинута относительно оси обмотки возбуждения на некоторый угол θд (рис. 5.36, а), получим

(5.71)
E = E2max cos θд;
E = E2max cos (θд + 120˚ );
E = E2max cos (θд - 120˚ )
}
Рис. 5.36. Векторы МДС ротора в датчике (а) и приемнике (б) при повороте ротора датчика на угол θ = 60°

Так как одноименные фазы роторов датчика и приемника соединены последовательно, то проходящий по ним ток

(5.72)
I1 = E /Z2 = (E2max /Z2 ) cos θд = I2max cos θд;
I2 = I2max cos(θд + 120° );
I3 = I2max cos(θд - 120° ),
}
где I2 max = E2 max /Z2 — наибольшее действующее значение тока в фазе обмотки ротора; Z2 — общее сопротивление последовательно включенных фаз датчика и приемника.

Из (5.72) следует, что алгебраическая сумма токов I1 + I2 + I3 = 0, вследствие чего линия связи может быть без нулевого провода.

МДС ротора в датчике и приемнике. Ток, проходящий по фазам обмотки ротора датчика, создает в нем соответствующие МДС. МДС отдельных фаз распределены в пространстве синусоидально, поэтому

(5.73)
F1д = F2max cos θд ;
F1д = F2max cos (θд + 120°);
F3д = F2max cos(θд + 120° ),
}
где F2 max = 0,9 I2 max w2 kоб2 — максимальное значение МДС, создаваемой одной фазой обмотки ротора.

Определим результирующую МДС всех фаз датчика, для чего сложим составляющие МДС Fдd и Fдq по продольной оси d-d (оси обмотки возбуждения) и поперечной оси q-q. При этом

Fдd = F cos θд + F cos (θд + 120° ) + F cos (θд - 120° ) =

= F2 max [cos2 θд + cos2д + 120° ) + cos2д - 120° )] =

(5.73a)
= 1,5F2 max - 0,5F2 max [cos2θд + cos2(θд + 120° ) +cos2(θд - 120°)] =1,5F2max ;

Fдq = F sin θд + F sin (θд + 120° ) + F sin (θд - 120° ) =

= F2 max [ cos θд sin θд + cos (θд + 120°) sin (θд + 120°) +

(5.73б)
+ cos(θд -120°)sin(θд -120°)] = 0,5F2max[sin2θд + sin2(θд +120°) + sin2(θд -120°)] = 0.

Таким образом, результирующую МДС ротора датчика можно представить пространственным вектором Fд, который при любом угле θд направлен по продольной оси и имеет постоянную величину, равную l,5F2 max (рис. 5.36, а).

МДС соответствующих фаз ротора приемника П (рис. 5.36,б) отличаются от МДС фаз ротора датчика только знаком, так как ток в фазах обмотки ротора приемника направлен противоположно току в фазах обмотки ротора датчика. Следовательно, результирующую МДС приемника также можно представить пространственным вектором Fп, величина которого не зависит от угла поворота роторов датчика и приемника и всегда равна - l,5F2 max . Ее продольная и поперечная составляющие

(5.74)

Fпд = -F cos θп - F cos(θп + 120° ) - Fcos(θп - 120° ) = - 1,5F2 max cosθ;

(5.75)

Fпq = -F sin θп - F sin(θп + 120° ) - F sin(θп - 120° ) = - 1,5F2 max sinθ;

Знак « - » в (5.74) и (5.75) показывает на то, что вектор результирующей МДС Fд поворачивается в противоположную сторону относительно результирующей МДС Fд . Так, например, если установить ротор приемника в положение θп = 0 и повернуть ротор датчика на угол θд = 60° по часовой стрелке (рис. 5.36, а), то вектор МДС Fп повернется относительно ротора приемника на угол θ = θд - θп = 60°, но в противоположном направлении, т. е. против часовой стрелки (рис. 5.36,б).

Выходное напряжение сельсина-приемника. Продольная составляющая МДС ротора в датчике Fдd компенсируется МДС, создаваемой компенсационным током, который поступает из сети в обмотку возбуждения (аналогично трансформатору). В приемнике МДС ротора создает пульсирующий магнитный поток, продольная составляющая которого Фпd индуцирует в выходной обмотке (обмотке возбуждения) ЭДС

(5.76)

Евых = 4,44f1 w1 kоб1 Фп dm cos θ = E1 max cos θ,

где w1 и kоб1 — число витков и обмоточный коэффициент обмотки статора сельсина; E1 max — действующее значение ЭДС в выходной обмотке в случае, когда МДС F2 max совпадает с осью этой обмотки. При согласованном положении приемника и датчика на выходе целесообразно иметь нулевой сигнал. Поэтому ротор или статор приемника при согласованном положении ведущей и ведомой осей предварительно смещают на 90° относительно ротора или статора датчика. При этом выходной сигнал изменяется по закону
(5.77)

Uвых ≈ Евых = E1 max cos (90° - θ) = E1 max sin θ.

При выборе сельсина для определенного режима работы необходимо знать удельное выходное напряжение, т. е. значение Uвых, приходящееся на 1° угла рассогласования:

(5.78)

Uуд = E1 max sin 1° = 0,0175 E1 max .

Это значение обычно приводится в паспорте сельсина. Для того чтобы зависимость выходного сигнала Uвых от угла рассогласования была по возможности близкой к синусоидальной, сельсины, предназначенные для работы в трансформаторном режиме, выполняют с неявно выраженными полюсами. Этим достигаются существенное уменьшение высших гармонических в кривой ЭДС и повышение точности при передаче угла.

Точность. Точность сельсинов-датчиков, а также сельсинов-приемников, предназначенных для работы в трансформаторном режиме, определяют по ошибке асимметрии — отклонению фактических положений ротора, в которых ЭДС фаз обмотки синхронизации равны нулю, от теоретических (отстоящих друг от друга на 180°). Ошибки находят для каждой из трех фаз. Погрешность подсчитывают как полусумму максимальных положительных и отрицательных отклонений; в зависимости от класса точности она не должна превышать 1 — 30 угловых минут. Для работы сельсина-приемника в трансформатор­ном режиме большое значение имеет удельное выходное напряжение (напряжение при угле рассогласования, равном 1°); значение его составляет 0,5—2 В/град.

МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ II