Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель как сельсин

Данные системы способны синхронно и плавно передавать на расстояние необходимые угловые величины. Механическая связь между ними отсутствует, а все передачи выполняются за счет электрических соединений, выступающих в качестве линий связи. Мощность таких приборов находится в пределах от нескольких ватт до 1 кВт, поэтому они могут использоваться для решения многих технических задач.

В конструкцию каждого сельсина входит статор и ротор с обмотками переменного тока. В соответствии со своими особенностями, эти устройства конструктивно могут состоять из следующих элементов:

  • Обмотка с одной катушкой на статоре и с тремя – на роторе.
  • Обмотка с тремя катушками на статоре и с одной – на роторе.
  • Обмотка с тремя катушками на статоре и с тремя – на роторе.

Как видно из представленной схемы, сельсины, задействованные в схемах автоматических регулировок, разделяются на следующие категории:

  • Сельсин-датчики.
  • Сельсин-приемники.
  • Дифференциальные сельсины.

Основной функцией этих устройств является синхронный поворот или вращение двух или нескольких осей, не имеющих между собой механической связи. Аппарат, механически связанный с ведущей осью, считается датчиком, а другой такой же прибор, соединенный с ведомой осью называется приемником. Когда ротор датчика поворачивается на какой-то угол, то ротор приемника синхронно выполняет поворот на такой же угол.

Каждый сельсин имеет обмотки, разделяющиеся на первичную – обмотку возбуждения и вторичную – обмотку синхронизации. В зависимости от количества фаз первичной обмотки, устройства могут быть одно- или трехфазными. Вторичная обмотка практически всегда выполняется в трехфазном варианте.

Расположение первичной и вторичной обмотки не влияет на принцип работы сельсин-устройств. Тем не менее, обмотку синхронизации принято устанавливать на статоре, а обмотку возбуждения на роторе. Такое размещение позволяет снизить количество контактных колец и повысить общую надежность устройства.

Содержание

Сельсины и системы дистанционной передачи угла поворота подразделяются на две группы: трёхфазные силовые и однофазные.

Трёхфазные сельсины

Трёхфазные сельсины применяются в системах, где требуется обеспечить синфазное и синхронное вращение двух двигателей (валов), находящихся на расстоянии друг от друга.

Однофазные сельсины

Однофазные сельсины могут работать в двух режимах.

  • Индикаторный режим. Сельсин-датчик принудительно поворачивается на определённый угол, а сельсин-приёмник устанавливается в соответствующее ему положение.
  • Трансформаторный режим. Сельсин-датчик принудительно поворачивается на определённый угол, а на выходе сельсин-приёмника формируется напряжение, являющееся функцией угла рассогласования между ними.

Для обоих режимов существуют схемы включения:

  • парная (датчик и приёмник),
  • многократная (датчик и несколько приёмников),
  • дифференциальная (два датчика и приёмник).

Особенности конструкции и принципа работы линейного шагового двигателя.

Линейные шаговые двигатели (ЛШД) преобразуют импульсную команду непосредственно в линейное перемещение. Это позволяет значительно упрощать кинематическую схему ряда электроприводов, устраняя механические преобразователи вращательного движения в поступательное.

На базе ШД и ЛШД могут быть созданы многокоординатные исполнительные механизмы, осуществляющие сложные перемещения в декартовой, цилиндрической и сферической системах координат.

Функция датчика положения

Если взять и каким-либо способом (вручную, например) провернуть ротор одного из приборов на некоторый угол – равновесие токов в его катушке нарушается. Из-за электрической связи в катушках второго устройства наблюдается аналогичное рассогласование баланса токов. Вследствие этого появляется результирующая, отличная от нуля, что приводить к образованию э/м поля и момента индукции (вращающей силы). Под ее воздействием подвижный узел исполнительной части будет проворачиваться до состояния, в котором равновесие токов полностью восстановится. Нетрудно понять, что это состояние будет соответствовать положению другого прибора.

Авторегулирование

При авторегулировании приемник работает в трансформаторном режиме (на схеме – «б»). Его ротор в данной схеме неподвижен, а обмотка статора полностью отключена от сети. В ней наводится ЭДС за счет токов, протекающих в собственной роторной обмотке (их величина задается состоянием первого устройства). Отсюда следует, что величина наводимой в статоре приемника ЭДС полностью зависит от угла поворота подвижной части датчика.

Дополнительная информация: Из-за того, что обмотка статора приемника не подключена к сети – фаза напряжения в нем смещена на 90° относительно статорной катушки датчика.

Это обстоятельство учитываются при вычислении выходной ЭДС (через поправочный коэффициент).

Дифференциальный прибор

Это вариант исполнения применяется в тех случаях, когда возникает потребность в определении разности угловых положений двух электрически связанных приборов (таким образом, выявляется степень их рассогласования). Другими словами размещаемые на различных валах сельсиновые датчики в этом случае сравниваются по скорости перемещения их подвижных узлов, после чего определяется их рассогласование.

В данной схеме три катушки от двух крайних приборов электрически соединены с соответствующими обмотками ротора и статора еще одного (третьего) сельсина, который называется дифференциальным (на схеме – «в»). Угол вращения этого третьего определяется как разность показаний для двух приборов-датчиков.

Решение задач по ТОЭ, ОТЦ, Высшей математике, Физике, Программированию.

5. ИНДУКЦИОННЫЕ МАШИНЫ СИСТЕМ СИНХРОННОЙ СВЯЗИ — СЕЛЬСИНЫ

§ 5.1 Общие положения

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом. Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи.

Различают два вида систем синхронной связи: синхронного вращения («электрический вал»); и синхронного поворота («передача угла»).

В простейшем случае «электрический вал» может быть реализован на двух одинаковых асинхронных двигателях с фазным ротором, обмотки статора которых питаются от одной и той же сети трехфазного тока, а обмотки ротора соединены друг с другом (рис.5.1).

Читать еще:  Что такое екотек на двигателя

Рис. 5.1. Схема «электрического вала»

Системы передачи угла осуществляются с помощью специальных индукционных микромашин — сельсинов. С е л ь с и н а м и (от английского слова «selfsinchroniring») называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации.

Сельсины бывают трехфазные и однофазные. Т р е х ф а з н ы е сельсины конструктивно ничем не отличаются от асинхронных двигателей с фазным ротором. Однако они не получили большого распространения главным образом из-за неравенства синхронизирующих моментов при повороте ротора по полю и против поля.

О д н о ф а з н ы е сельсины конструктивно похожи на синхронные машины малой мощности, обмотка возбуждения которых питаются переменным током.

В системах автоматики «передача угла» осуществляется по двум, принципиально разным схемам: индикаторной и трансформаторной.

И н д и к а т о р н а я схема используется там, где на приемной оси небольшой момент статического сопротивления (стрелка, шкала прибора и т.п.). В этих схемах сельсин-приемник самостоятельно отрабатывает угол, заданный датчиком.

Т р а н с ф о р м а т о р н а я схема применяется в тех случаях, когда на приемной оси имеется значительный момент сопротивления. В таких схемах сельсин-приемник лишь управляет мощным силовым двигателем, осуществляющим поворот какого-то механизма.

Строго говоря, в каждой схеме должны использоваться свои сельсины: индикаторные или трансформаторные, хотя один и тот же сельсин может работать в любой из них.

§ 5.2 Устройство сельсинов

Сельсины состоят из статора и ротора. Они имеют одну обмотку возбуждения и три, сдвинутых в пространстве на 120 0 и соединенных в звезду, обмотки синхронизации. Сельсины бывают контактные и бесконтактные.

Рис.5.2. Конструктивные схемы контактных сельсинов

Магнитная система к о н т а к т н ы х сельсинов может быть неявнополюсной (рис.5.2, а,) или явнополюсной (рис.5.2, б, в). Обмотка возбуждения может располагаться как на роторе, так и на статоре. Первая конструкция более предпочтительна, т.к. имеет только два кольца вместо трех.

Большим недостатком контактных сельсинов является наличие скользящего контакта, переходное сопротивление которого может изменяться в довольно широких пределах. Это снижает точность передачи угла и уменьшает надежность работы систем синхронной связи.

Широкое распространение получили бесконтактные сельсины, не имеющие указанного недостатка.

Рис. 5.3. Конструктивная схема и магнитная цепь бесконтактного сельсина

Ротор-Р бесконтактного сельсина (рис.5.3) имеет два стальных пакета, разделенных немагнитным материалом — НМ (обычно сплавом алюминия). Пакеты ротора шихтованы в продольном направлении. Статор состоит из сердечника — С и двух колец — К. В пазах статора уложена обмотка синхронизации — ОС, выполненная по типу трехфазной. К кольцам примыкают пакеты внешнего магнитопровода — ВМ, то же шихтованных в продольном направлении. Обмотка возбуждения — ОВ выполнена в виде двух кольцевых катушек.

Магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения, замыкается по пути, показанному на рис.5.3. Из одного пакета ротора он проходит через небольшой воздушный зазор в статор — С. Затем по его спинке проходит половину окружности и выходит в другой пакет ротора. Отражаясь от косого зазора, он по кольцу — К и внешнему магнитопроводу — ВМ снова попадает в первый пакет ротора. При повороте ротора изменяется положение потока возбуждения относительно обмоток синхронизации, поэтому ЭДС, индуцируемые в них, будут зависеть от угла поворота ротора так же, как и в контактном сельсине.

Недостатком бесконтактных сельсинов является худшее использование активных материалов. Их масса примерно в 1, 5 раза больше, чем контактных. Объясняется это большими воздушными зазорами, вследствие чего сельсины имеют значительные потоки рассеяния и большие намагничивающие токи.

§ 5.3 Работа сельсинов в индикаторном режиме

Схема индикаторной связи приведена на рис. 5.4. Будем считать, что оба сельсина совершенно одинаковы и от одного датчика питается только один приемник.

Рис. 5.4. Индикаторная схема «передачи угла»

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. 5.4 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.

Подставляя значения ЭДС, учитывая, что

и обозначая разность углов поворота датчика и приемника aд-aпчерез угол рассогласования q, получим

Читать еще:  Двигатель kia g4fc характеристики

Если один из сельсинов зафиксировать, а другой поворачивать на угол от 0 0 до 360 0 , то зависимость токов от угла рассогласования будет иметь вид, показанный на рис.5.5. Из формул токов и рис. 5.5 видно, что при любом угле рассогласования сельсинов сумма токов равна нулю. Поэтому в линиях связи отсутствует нулевой провод.

Рис.5.5. Зависимость токов в обмотках синхронизации в функции угла рассогласования

Виды синхронной связи

Системы синхронной связи делятся на два вида.

Система синхронного вращения

Эта система выполнена на двух равных асинхронных электродвигателях с фазным ротором. Обмотки роторов между собой соединены, а обмотки статора подключены к одной сети переменного трехфазного тока.

Система синхронного поворота

Работа системы основана на специальных микромашинах индукционного вида (сельсинах), которые обладают свойством самосинхронизации.

Сельсины делятся по количеству фаз на два вида:
  • Трехфазные сельсины по своей конструкции не имеют отличия от асинхронных электродвигателей. Такие модели не нашли широкого применения в основном из-за разности моментов синхронизации во время поворота ротора.
  • Однофазные сельсины имеют устройство, аналогичное конструкции маломощных синхронных машин. Их обмотка возбуждения работает от переменного тока.
Режимы работы

В автоматических системах синхронный поворот производится в двух различных режимах.

Индикаторный режим

На рисунке «а» показана схема индикаторного режима. Ведомая ось О2 соединена с ротором сельсина-приемника «П». Такую схему используют при малой величине момента торможения на ведомой оси, чаще всего, когда на оси закреплена индикаторная стрелка.

Обмотки возбуждения подключены в общей цепи, а обмотки синхронизации объединены линией связи. Магнитные потоки, образованные обмотками приемника и датчика, создают в 3-х фазах обмоток электродвижущую силу.

При наличии между роторами угла рассогласования в обмотках возникает ток, который создаст в приемнике и датчике с помощью потока возбуждения моменты разного направления, сводящие к нулю угол рассогласования.

Чаще всего ротор датчика заторможен. Вследствие этого его момент синхронизации действует на механизм поворота ведущей оси. Момент приемника воздействует на ротор и поворачивает его синхронно с ротором датчика на такой же угол.

Трансформаторный режим

Электрический сигнал о рассогласовании роторов поступает на усилитель, а затем на исполнительный мотор, поворачивающий ротор приемника и ведомую ось для устранения рассогласования.

Режим трансформатора используют в таких ситуациях, когда на ведомую ось приложен большой момент торможения, другими словами, для поворота некоторого механизма. В этом режиме обмотка датчика, связанного механическим путем с ведущей осью, подключается к сети питания однофазного тока, а обмотка приемника к усилителю, который подает напряжение на управляющую обмотку исполнительного электрического двигателя. Обмотки синхронизации 2-х сельсинов объединены линией связи.

Переменный ток образует в обмотке возбуждения датчика импульсы магнитного потока, который создает электродвижущую силу в синхронизирующей обмотке. Обмотки приемника и датчика соединены, поэтому по ним будет проходить ток и в приемнике образуются импульсы магнитного потока.

При наличии рассогласования роторов этот поток создает в возбуждающей обмотке электродвижущую силу, образует на выходе напряжение, которое подается на усилитель, а затем на обмотку статора исполнительного мотора. Вследствие этого ведомая ось поворачивается вместе с ротором приемника. После устранения рассогласования напряжение на выходе обнуляется, и ведомая ось прекращает свое вращение.

В трансформаторном режиме погрешность работы сельсина определяется технологическими и конструктивными особенностями: разбросом параметров приемника и датчика, неравномерностью магнитной проводимости, несимметричностью изготовления обмоток.

Передача угла в этом режиме имеет эксплуатационные погрешности, которые образуются вследствие влияния условий работы на сельсин-приемник. Если изменить сопротивление нагрузки в управляющей цепи обмотки сельсина-приемника, то это отразится на его работе.

Схемы, возможные для работы обоих режимов, делятся на три группы:
  1. Датчик и один приемник.
  2. Датчик с многими приемниками.
  3. Один приемник и два датчика.
Конструктивные особенности
Моторы по устройству можно разделить на два вида:
  • Контактные с обмоткой ротора, соединенной с внешней цепью с помощью контактных колец и щеток.
  • Бесконтактные , не имеющие контактных элементов.
Контактные

Их устройство аналогично конструкции асинхронных маломощных электродвигателей с фазным ротором. Статор (1) и ротор (2) являются неявнополюсными, вследствие чего обе обмотки (3, 4) являются распределенными. Возбуждающая обмотка находится на роторе. Питание к этой обмотке подходит по двум кольцам (5).

Некоторые модели сельсинов выполнены с ротором и статором, имеющим явно выраженные полюсы. Это дает возможность увеличить момент синхронизации. В качестве недостатка контактных видов сельсинов следует назвать наличие контактных элементов (колец).

Бесконтактные сельсины

В сельсинах, не имеющих контактных компонентов, обе обмотки находятся на статоре. Ротор выполнен в виде цилиндра (6) из материала с ферромагнитными свойствами. Ротор разделен на два изолированных полюса с помощью алюминиевой прослойкой (7).

С торцов сельсина находятся сердечники в виде тора (1), изготовленные из электротехнической листовой стали. Внутренняя часть поверхности сердечников находится над ротором. К наружной поверхности подходят стержни внешнего магнитопровода (4). 1-фазную обмотку возбуждения изготавливают в виде 2-х дисковых катушек (2), находящихся по разным сторонам статора между сердечниками и обмоткой синхронизации.

В процессе функционирования сельсина импульсный магнитный поток замыкается в магнитной системе. При этом он соединяется с 3-фазной синхронизирующей обмоткой на статоре. Штриховой линией на рисунке показан путь замыкания магнитного потока.

Во время поворота ротора меняется позиция оси магнитного потока относительно синхронизирующих обмоток. Вследствие этого электродвижущая сила, возникающая в фазах синхронизирующей обмотки, будет напрямую зависеть от поворота ротора, по аналогии с работой контактных сельсинов.

Читать еще:  Двигатель бмв м50в30 характеристики

Каталог статей

1. Общее описание

Изоляторы предназначены для изоляции проводов от опорных конструкций воздушных линий электропередачи (ВЛ). Изоляторы изготавливаются из различных материалов в соответствии с условиями их работы на линии.

Подвесные изоляторы применяются на линиях от 6 кВ и выше, контактной сети железных дорог, гибких шинах открытых распределительных устройств, они обладают более высокими механическими характеристиками, чем штыревые. Отдельные изоляторы собирают в гирлянды, число единиц которых зависит от напряжения ВЛ.

В начале прошлого века были распространены три конструкции подвесных изоляторов: цепочечная, паучковая, «моторная» и конструкция «со стержнем и шапкой».

Изоляторы цепочечной конструкции представляют из себя фарфоровую изолирующую деталь с двумя взаимно перпендикулярными каналами для сцепной арматуры. Для соединения в гирлянду в каналы изоляторов вводятся стальные дужки, затем дужки смежных изоляторов соединяются замками, на дужках крайних изоляторов закрепляются адаптеры для соединения с опорой и зажимами. Достоинством такого соединения является то, что при разрушении изолятора цепь не распадается.

В дальнейшем речь пойдёт об изоляторах со стержнем и шапкой, получивших наибольшее распространение на ЛЭП в России и странах бывшего СССР.

Подвесной изолятор состоит из следующих частей: шапка (1), изоляторный замок (2), стержень (пестик) (3), изолирующая деталь (4), цементная связка (5).


Подвесной изолятор ПФ-6А (П-4,5)

Шапка изготавливается из ковкого чугуна и имеет гнездо для сцепления с пестиком (стержнем) соседнего в цепи изолятора. Стержень изготавливается из стали. Изоляторный замок служит для закрепления пестика в гнезде шапки. Изолирующая деталь изготавливается из электротехнического фарфора или закаленного стекла, конструкция изолирующей детали зависит от назначения и условий эксплуатации изолятора. Для увеличения длины утечки нижняя поверхность изолятора делается ребристой (развитой), либо она состоит из нескольких крыльев-«тарелок». Шапка, изолирующая деталь и стержень соединяются цементной связкой. Для связки применяется портландцемент марки не ниже 500. Изолирующую деталь фарфоровых изоляторов для улучшения диэлектрических характеристик покрывают глазурью. Металлические детали оцинковывают. Так же изоляторы покрываются специальными составами для лучшего смывания с них грязи.
Стеклянные изоляторы легче, дешевле и долговечнее фарфоровых и поэтому в настоящее время почти вытеснили их с линий. Кроме того, пробитый фарфоровый изолятор можно выявить только применяя специальную измерительную штангу, в то время как пробитый стеклянный изолятор выявляется по разрушенной изолирующей детали.


Изолятор ПС-160 с конической Изолятор ПФГ-5 с развитой
изолирующей деталью многокрылой изолирующей
деталью.

При маркировке подвесных изоляторов применяются следующие обозначения:

П — подвесной
С — стеклянный
Ф — фарфоровый
Г — грязестойкий
Д — двукрылый
К — с конической изоляционной деталью
С — со сферической изоляционной поверхностью
В — с вытянутым вниз ребром

Цифрами указывается разрушающая нагрузка в Килоньютонах.

Старые обозначения:
Цифрами обозначается электромеханическая одночасовая

5. Типы подвесных изоляторов

Подвесные изоляторы делятся на обычные и грязестойкие.

5.1. Изоляторы для районов с интенсивным загрязнением атмосферы

Грязестойкие изоляторы применяются в районах морских побережий, около горнодобывающих и промышленных предприятий и прочих районах интенсивного загрязнения атмосферы. Конструкция изолирующей детали таких изоляторов характеризуется сильно развитой поверхностью или наличием нескольких «тарелок». В России используются следующие типы грязестойких изоляторов (в скобках — старое обозначение): ПФГ-5 (ПР-3.5), ПФГ-6 и ПФГ-6А (НС-2), ПФГ-8 (НЗ-6), ПФД-50, ПСД-70 (ПСГ-70), ПСГ-16А, ПСВ-120Б, U40BP, U-125BPB, ПСВ-210А, VZM-16/7 и др. (см таблицу).
Изоляторы ПФГ-5, ПФГ-6 и ПФГ-8 сейчас сняты с производства. ПФГ-5 применяется для поддерживающих гирлянд ЛЭП 35-220 кВ, ПФГ-6 и ПФГ-6А — для натяжных гирлянд 35-110 кВ, ПФГ-8 — для натяжных гирлянд ЛЭП 220-330 кВ.


Грязестойкие изоляторы старых типов (слева-направо ПФГ-5, ПФГ-6А, ПФГ-8, ПСГ-16А, VZM-16/7)


Изолятор ПФГ-6 Изолятор НС-2 (ПФГ-6)

Изоляторы ПСГ-70 и ПСГ-160 изолятор ПСГ-70 (ПСД-70)

5.2. Изоляторы обычной конструкции

Подвесные изоляторы нормальной конструкции применяются повсеместно и имеют множество конструкций. Изоляторы обычного исполнения так же могут быть применены в районах интенсивного загрязнения при условии увеличения числа единиц в гирлянде. В России существуют следующие типы изоляторов обычного исполнения: ПФ-6А (П-4,5 Пц-4,5), ПФ-6Б (ПМ-4,5), ПФ-6В (ПФЕ-4,5), ПС-6, ПС-70Е, ПС-120 и др. (см таблицу).


Изоляторы нормального исполнения

5.3. Изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью.

Для применения в условиях пустыни, солончаков и в районах с трудными ветровыми условиями выпускают специальные изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью, снижающей ветровую нагрузку на гирлянды и опору, а так же обеспечивающей лучшее очищение поверхности изолятора от пыли. Изоляторы такого типа имеют меньшую, по сравнению с аналогичными изоляторами обычного исполнения, строительную высоту и больший диаметр изоляционной детали. В России и СНГ производятся и применяются изоляторы ПСС-120Б, ПСС-210Б, ПСК-300А. Изоляторы данного типа применены, в том числе, на ВЛ 1150 кВ.


Количество изоляторов в гирляндах

Источники:
1. Справочник по проектированию линий электропередачи, М. Б. Вяземский, К. П. Крюков, Б. Н. Новгородцев, И. М. Носов, М. А. Реут, В. И. Френкель, издательство «Энергия» 1971 год.
2. Устройство и ремонт воздушных линий электропередачи и высоковольтных вводов, А. С. Зеличенко, Б. И. Смирнов, Г. Д. Шишорина, издательство «Высшая Школа» 1985 год.
3. Справочник электрика промышленных предприятий под редакцией А. А. Федорова и П. В. Кузнецова, Государственной Энергетическое Издательство 1954 год.
4. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ, Е. Ф. Макаров, Папирус Про 2003 год.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector