Трансформаторный режим работы сельсинов: схема, процессы в схеме, примеры применения в автоматических метеорологических системах

Индикаторный режим работы сельсинов, использующийся в системах дистанционной передачи угла не может обеспечить высокую точность передачи угла от задающей оси к оси отработки из-за симметричности схемы и трения на оси приемника. Чем выше трение на оси приемника, тем ниже точность передачи угла. Если на практике требуется повысить точность передачи угла и преодолевать большое сопротивление на оси приемника используют трансформаторный режим работы сельсинов. На рисунке 3.1 приведена трансформаторная схема включения сельсинов.

Рис.3.2

В этой схеме обмотки синхронизации сельсинов соединены между собой согласованно, т.е. одноименными выводами. К обмотке возбуждения сельсина датчика (СД)подведено переменное питающее напряжение. Ротор СД соединен с задающей осью. К ротору второго сельсина - сельсина-трансформатора СТ) – подключена нагрузка Rн.

Процессы в схеме. Будем считать, что ротор СТ заторможен. Магнитный поток тока обмотки возбуждения наводит в фазах его обмотки синхронизации синусоидальные переменные ЭДС Е1, Е2, Е3:

Е1= Е_maxcosa;

E2= E_max cos(a+120°);

E3= E_max cos(a-120°),

Где Е_{max –} максимальное значение ЭДС в каждой фазе, которое возникает в ней, когда ее магнитная ось совпадает магнитной осью ротора,

a - угол между магнитными осями первой фазы обмотки синхронизации и ротора.

Таким образом соотношение между Е1, Е2, Е3 зависят от положения ротора. Так как цепи обмоток синхронизации сельсинов объединены, по ним под действием этих нескомпенсированных ЭДС потекут токи. Эти токи создают в каждом из сельсинов магнитные потоки. В обмотке возбуждения сельсина СТ появится ЭДС, вследствие чего на нагрузке Rн будет действовать синусоидальное напряжение. Это напряжение называют напряжением рассогласования U_р. Его название связано с тем, что его амплитуда зависит от угла рассогласования сельсинов θ = a-β (разности углов поворота роторов СТ - a и СД – β).

Эта зависимость выражается формулой: U_р=U_max cosθ,

где U_max – максимальное значение U_р, которое наводится в обмотке возбуждения СТ при θ=90°.

Практически удобнее обратная зависимость, чтобы при θ=0° U_р равнялась нулю. Для этого за начальное положение ротора СТ принимается такое, при котором роторы СД и СТ сдвинуты относительно друг друга на 90°. Тогда U_р=U_max sinθ', где θ'= 90-θ.

Системы передачи угла с использованием трансформаторного режима работы сельсинов принято называть следящими системами. Следящие системы обеспечивают большую точность передачи угла по сравнению с индикаторными сельсинными системами. Это объясняется тем, что выходной сигнал сельсинной пары в трансформаторном режиме работы сельсинов – электрическое напряжение, которое усиливается и подается на реверсивный двигатель постоянного тока. Двигатель через понижающий редуктор поворачивает ось отработки и ротор СТ до их точного согласования с задающей осью. Такое состояние будет сохраняться до тех пор, пока задающая ось не поменяет свое положение. Если это происходит, то ось отработки поворачивается следом за ней, отслеживая все ее состояния.