Сельсины

Сельсин (индукционный электромашинный датчик) – небольшая электрическая машина, в которой есть две обмотки: однофазная (обмотка возбуждения) и трехфазная (обмотка синхронизации). У сельсинов малой мощности трехфазная обмотка синхронизации обычно располагается в пазах статора, а обмотка возбуждения на роторе. Обмотка возбуждения подключается в электрической цепи переменного тока через контактные кольца. В сельсинах большой мощности на роторе располагается трехфазная синхронизирующая обмотка, обмотка возбуждения на статоре.

Применяются также бесконтактные сельсины. Конструктивно они выполняются одним из следующих способов. При первом способе кольцевая обмотка возбуждения располагается на статоре и, благодаря специальной конструкции магнитопровода ротора, создает в роторе магнитный поток, поворачивающийся вместе с ротором. Трехфазная обмотка синхронизации расположена также на статоре. При втором способе обмотка ротора получает питание от вращающейся совместно с ротором вторичной обмотки кольцевого трансформатора возбуждения, первичная обмотка которого расположена на статоре. Трехфазная обмотка синхронизации находится также на статоре.

На рис. 8.6а, рис. 8.6б изображены функциональные схемы сельсина, у которого трехфазная обмотка синхронизации 1 (А, В, С) размещена на статоре.

Обмотка возбуждения 2 расположена на роторе. Если она получает питание от однофазной сети ~ U_B через кольца и щетки 3, то магнитный поток, действующий по осевой линии обмотки возбуждения 2, наводит соответствующие ЭДС в фазных обмотках статора:

(8.1)

где k_T - коэффициент трансформации между фазной статорной и роторной обмотками при их соосном положении, ω - частота напряжения возбуждения (за начало отсчета угла α поворота ротора принята осевая линия обмотки А статора).

Линейная ЭДС:

.

Сельсин применяют в качестве измерительного преобразователя угла (поворота ротора) в двух режимах.

Амплитудный режим. При реализации амплитудного режима начало отсчета угла перемещают на π/ 3 по направлению к фазе В (линия m-n). Тогда относительно угла α' = π/ 3 – α в новой системе отсчета

.

Характеристика управления сельсина в амплитудном режиме приобретает вид

,

где E_Abm – амплитудное значение ЭДС е_АВ, - передаточный коэффициент сельсина в амплитудном режиме. При малых α' имеем sin α' ≈ α' и

Е_АВm ≈ k_C | α' |. (8.2)

При изменении знака входной величины α' фаза φ переменной ЭДС е_АВ на выходе изменяется на угол π. Вход и выходы сельсина-датчика (СДА), применяемого в амплитудном режиме работы, показаны на рис. 8.9в.

Из-за неточности изготовления магнитопровода и обмоток возникают статические погрешности, приводящие к отклонение амплитуды ЭДС от кусочно-линейной зависимости (8.2). Статические погрешности соизмеримы с полезным выходным сигналом при малых значениях α'. Кроме статических погрешностей при вращении ротора в выходном сигнале возникает так называемая скоростная погрешность. Она обусловлена появлением в обмотках индуцированных ЭДС. Скоростная погрешность растет с увеличением скорости вращения ротора сельсина. Поэтому скорость вращения ротора ограничивают до значений 250…500 об/мин.

Режим фазовращателя. В режиме фазовращателя обмотка статора получает питание от источника трехфазного напряжения с неизменной амплитудой. Образуется круговое вращающееся магнитное поле, и в обмотке ротора, ось которой сдвинута на угол α относительно начала отсчета, наводится ЭДС

,

где Е_1m - амплитуда фазной ЭДС статора. Характеристика управления приобретает вид

φ= α. (8.3)

Вход и выход сельсина-датчика (СДФ), применяемого режиме фазовращателя, показаны на рис. 8.9г.