Электрические двигатели и генераторы

Асинхронные машины для синхронной связи

В зависимости от назначения и режимов работы различают: сельсины, работающие в индикаторном режиме; сельсины, работающие в трансформаторном режиме, и дифференциальные сельсины.

Однофазные сельсины, работающие в индикаторном режиме, образуют систему, состоящую из датчика и приемника или приемников. Рассмотрим случай, когда от одного датчика работает один приемник, обеспечивающий синхронный поворот или синхронное вращение индикатора (стрелки) в каком-либо пункте, удаленном на некоторое расстояние от датчика. Соответствующая схема включения сельсина-датчика (Д) и сельсина-приемника (П) показана на рис. 3-116.

Рис. 3-116. Схема соединения однофазных сельсинов при индикаторном режиме работы.

Здесь: ВД и ВП – обмотки возбуждения; СД и СП – обмотки синхронизации; Л – линия связи. Принцип действия сельсинов при их соединении по рис. 3-116 заключается в следующем.

Обмотка возбуждения В, подключенная к сети однофазного тока, создает пульсирующий по ее оси магнитный поток, сцепляющийся с фазами обмотки С. При этом в фазах наводятся э.д.с., амплитуды которых зависят от угла сдвига осей фаз относительно оси обмотки В, но по фазе (во времени) они совпадают (при максимальном потоке их значения равны амплитудам; при потоке, равном нулю, их значения также равны нулю). Примем за исходное положение ротора, когда ось его фазы 1 совпадает с осью обмотки В, и рассмотрим случай, когда ротор сельсина Д повернут относительно исходного положения на угол , а ротор сельсина П – на угол . Разность углов  и  определяет угол рассогласования , т. е.  -  = . Если   0, то в соответственных фазах роторов наводятся различные по величине э.д.с. и в них возникают токи, которые, взаимодействуя с магнитными полями, создают вращающие моменты. Они направлены в сельсинах таким образом, чтобы привести угол рассогласования  к нулевому значению.

Если ротор датчика поворачивать, то при  = 0,75  2,5° (в зависимости от класса точности сельсинов) ротор приемника также начнет поворачиваться и указанный угол рассогласования будет оставаться неизменным или даже несколько уменьшится из-за уменьшения трения после трогания с места. На практике очень часто от одного датчика работает несколько приемников, установленных в ряде пунктов.

При работе сельсинов в индикаторном режиме синхронный поворот или синхронное вращение передается обычно только на стрелку индикатора, посаженную непосредственно на вал сельсина-приемника. Здесь сельсин-приемник является в то же время исполнительным механизмом, требующим очень небольшого вращающего момента.

Если необходимо осуществить туже передачу, но к механизму, требующему относительно большого вращающего момента, то используется схема, представленная на рис. 3-117. На этой схеме показаны сельсины, не отличающиеся по устройству от ранее рассмотренных. Обмотка возбуждения сельсина-датчика (СД) подключается к источнику однофазного тока; его обмотка синхронизации СД  соединяется с обмоткой синхронизации СП  второго сельсина, который здесь работает в трансформаторном режиме как сельсин-трансформатор (СТ). Его обмотка СП  является первичной обмоткой, а обмотка статора ВП – вторичной (выходной) обмоткой. Она через усилитель (У) соединяется с исполнительным двигателем (ИД), который работает на некоторую нагрузку. В то же время исполнительный двигатель через редуктор связан с валом СТ. Рабочий процесс элементов схемы протекает следующим образом.

При включенной обмотке ВД в фазах обмотки Сд наводятся э.д.с., которые создают токи в обеих обмотках синхронизации СД и СП. Токи в обмотке СП вызовут пульсирующую н.с. При показанном на рис. 3-117 положении роторных обмоток сельсинов относительно их статорных обмоток ось н.с. в сельсине СТ будет сдвинута на 90° по отношению к оси обмотки ВП и, следовательно, в этой обмотке никакой э.д.с. не возникнет.

Рис. 3-117. Схема соединения при трансформаторном режиме работы сельсина СТ.

Если теперь повернуть ротор сельсина СД на некоторый угол θ, то токи в фазах обмоток СД  и СП изменяются и ось н.с. обмотки СП также повернется на угол θ. При этом на зажимах обмотки ВП возникнет напряжение, зависящее от угла θ. Оно непосредственно воздействует на усилитель У, выход которого соединен с исполнительным двигателем ИД. Двигатель ИД приводит в действие нагрузку и одновременно поворачивает ротор СТ в такое положение, при котором ось н.с. его обмотки СП  снова будет сдвинута на 90° относительно оси обмотки ВП. Таким образом, нагрузочный механизм будет повторять повороты или вращение ротора СД. Исполнительный механизм и датчик СД не нуждаются в механической связи и могут быть расположены на большом расстоянии один от другого, причем линия связи Л здесь не требует больших затрат, так как передаваемая ею мощность (в соответствии с мощностью СД и СТ) весьма мала.

Если необходимо осуществить управление из двух пунктов, применяется дифференциальный сельсин. В отличие от ранее рассмотренных сельсинов он имеет на роторе и на статоре трехфазные обмотки и используется обычно в качестве приемника, а в качестве датчиков для него служат два однофазных сельсина (рис. 3-118).

Рис. 3-118. Схема управления дифференциальным сельсином-приемником ДС при помощи двух обычных сельсинов-датчиков Д1 и Д2.

Работа дифференциального сельсина протекает следующим образом.

Предположим, что ротор датчика D1 совершил поворот по часовой стрелке на угол θ1. При этом ось н.с. обмотки С1 и создаваемого ею потока  также повернется на угол θ1, но против часовой стрелки. Поворачивая ротор датчика D2 по часовой стрелке на угол θ2, получим поворот оси н.с. обмотки С2 и создаваемого ею потока  на тот же угол θ2, но также против часовой стрелки. Создается вращающий момент, действующий таким образом, чтобы магнитные потоки  и  совпали по направлению. Следовательно, ротор дифференциального сельсина должен повернуться на угол θ2 - θ1. Если ротор датчика D2 повернут на угол θ2 против часовой стрелки, то ротор дифференциального сельсина поворачивается на угол, равный сумме углов θ1 - θ2.

На главную