Конспект лекций для студентов специальности 1-53 01 07 «Информационные технологии - страница №20/21
25.1. Максимальный синхронизирующий момент
.
Если предположить отсутствие насыщения магнитной цепи, то
Фвп= kфUв. Поскольку
Еm=4,44fWфkоФвп, то
Еm = keUв. С учетом этих соотношений можно записать
Мm = kUв 2sinj2/Zф.
В свою очередь sinj2 = xф/Zф, где
Тогда окончательное значение максимального синхронизирующего момента будет
(5.3)
Из формулы (5.3) видно, что максимальный синхронизирующий момент в сильной мере зависит от напряжения возбуждения и от соотношения активного и реактивного сопротивления вторичной цепи. Его наибольшее значение найдем из условия dMm/dxф=0, решив которое получим xф=rф. Таким образом, максимальный синхронизирующий момент будет наибольшим при равенстве активного и реактивного сопротивления вторичной цепи.
25.2. Факторы, влияющие на точность работы сельсинов
в индикаторном режиме
В реальных условиях угол поворота сельсина–приемника немного отличается от угла поворота сельсина–датчика, т.е. точность передачи угла не является абсолютной. Различают статическую и динамическую точности. К тому же для датчика и приемника ее определяют по разному.
Статическая точность сельсина–
приемника характеризуется погрешность
Dq, которая определяется как полу сумма максимального положительного
qmax+ и максимального отрицательного
qmax– отклонений ротора приемника от соответствующего положения ротора датчика за один оборот в установившемся режиме:
.
По величине погрешности
Dq индикаторные сельсины–приемники делятся на четыре класса точности: I класс –
Dq; II класс – Dq; III класс – Dq; IV класс Dq .
Точность работы сельсинов–приемников в индикаторном режиме определяется рядом факторов, главными из которых являются: 1) удельный синхронизирующий момент – Муд; 2) момент сопротивления на валу – Мсп; 3) добротность – Д; 4) время успокоения – tу.
Рис.
Удельный синхронизирующий момент – это момент при угле рассогласования в один градус. Он является важнейшим фактором, определяющим точность работы, ибо именно он, а не максимальный синхронизирующий момент, определяет чувствительность системы передачи угла. Действительно, чем выше
Муд, тем выше крутизна начальной части характеристики
Mс=f(q), тем меньше ошибка рассогласования, в чем легко убедится, рассматривая рис. 5.10. Поскольку
Муд= Mmsin10, все сказанное про
Мm справедливо и для
Муд, т.е. его зависимость от
U2 и соотношения
rф и
xф.
Большую крутизну начальной части характеристики Mс=f(q) имеют, как правило, явнополюсные сельсины, поэтому для работы в индикаторных схемах целесообразнее применять сельсины указанной конструкции. В этом, в явнополюсности, состоит первое отличие индикаторных сельсинов от трансформаторных.
Часто от одного датчика работает несколько приемников. В этом случае удельный момент каждого сельсина–приемника будет
,
где n – число приемников; Муд.1– удельный момент при работе "один на один".
Момент сопротивления. Поскольку в индикаторных схемах на приемной оси небольшой момент сопротивления, то данный фактор в основном определяется моментом сопротивления в самом сельсине–приемнике. В бесконтактных сельсинах он зависит от качества сборки и изготовления сельсина, от качества и чистоты подшипников. В контактных сельсинах к этим обстоятельствам добавляются чистота и состояние скользящих контактов, давление щеток на кольца и т.п.
Добротность есть интегральный показатель точности работы сельсина–приеника. Она равна Д=Муд/Мсп. Чем выше добротность, тем выше точность работы системы.
Время успокоения – время, в течение которого ротор приемника останавливается после вывода его из согласованного положения на . В современных сельсинах оно составляет 0,5 – 1,5 с, что достигается установкой электрических или механических демпферов. Наличие таких демпферов отличает сельсины–приемники от сельсинов– датчиков.
Следует сказать, что на точность работы влияют некоторые факторы технологического и конструкционного характера, такие например, как электрическая и магнитная асимметрия, высшие гармоники магнитного поля, механический небаланс ротора и ряд других. Бороться с ними можно путем тщательного изготовления каждой детали и всего сельсина в целом, выполнением скоса пазов, выбором благоприятного соотношения числа зубцовых делений в пределах полюсной дуги, применением специальных (синусных) обмоток, веерообразной шихтовкой.
Точность сельсинов–датчиков определяется иначе, чем сельсинов–приемников. За ошибку датчика принимают ошибку асимметрии, т.е. отклонение фактических положений ротора, в которых ЭДС равна нулю, от теоретических, отстоящих друг от друга на . Ее, как и у приемника, определяют полу суммой положительных и отрицательных отклонений за один оборот ротора. В зависимости от погрешности сельсины–датчики подразделяют на семь классов точности: от Dq для I класса до Dq для VII класса точности.
Динамическая точность сельсина–приемника является разностью угловых положений датчика и приемника при вращении датчика с постоянной или переменной скоростью. Динамическая точность заметно меньше статической, поскольку кроме трансформаторной ЭДС в обмотках синхронизации наводятся ЭДС вращения, создающие дополнительные токи и моменты, ухудшающие работу индикаторной схемы.
26. Работа сельсинов в трансформаторном режиме
Простейшая схема работы сельсинов в трансформаторном режиме показана рис. 5.11.
Рис. 5.11. Трансформаторная схема "передачи угла". УПУ – усилительно–преобразовательной
устройство; СД – силовой двигатель; О – объект управления
Однофазная обмотка возбуждения сельсина–датчика создает пульсирующий магнитный поток
Фвд, который индуцирует в обмотках синхронизации ЭДС:
; ;
Под действием ЭДС по обмоткам и линиям связи протекают токи, обобщенное выражение которых будет
Iф= Eф/2Zф. Здесь индекс "
ф" означает ток, ЭДС и полное сопротивление фазы ротора плюс половину сопротивления линии. Токи, протекая по фазам приемника, создают результирующую НС приемника
Fрп. Ее пространственное положение зависит от положения обмоток синхронизации датчика и приемника относительно своих обмоток возбуждения. За исходное принимается такое положение, при котором эта НС будет
перпендикулярна обмотке возбуждения приемника.
При повороте датчика на какой–то угол на такой же угол, но в обратную сторону повернется результирующая НС приемника. Продольная составляющая этой НС Fрпd наведет в обмотке возбуждения приемника ЭДС, которая через усилительно–преобразовательное устройство (УПУ) будет воздействовать на силовой двигатель (СД). Тот придет во вращение и начнет поворачивать объект управления (О), а вместе с ним и ротор сельсина–приемника до тех пор, пока результирующая НС Fрп не повернется на заданный угол, т.е. снова не станет перпендикулярной оси обмотки возбуждения приемника, ибо только в этом положении в ней не будет ЭДС и двигатель перестанет вращаться.
На первый взгляд поворот результирующей НС приемника в сторону, противоположную датчику, кажется странным. Однако рис. 5.12 поясняет это обстоятельство. При этом нужно иметь в виду, что НС датчика всегда направлена встречно НС возбуждения (принцип Ленца), а токи в одноименных фазах датчика и приемника протекают в противоположных направлениях.
Рис. 5.12. К вопросу о повороте НС сельсина приемника в трансформаторной схеме
"передачи угла"
Найдем величину и закон изменения ЭДС в обмотке возбуждения сельсина–приемника. Для чего сначала спроектируем НС отдельных фаз приемника на оси
d и
q
,
.
С учетом значений ЭДС, обобщенного значения токов и НС фаз
;
.
Результирующая НС
,
т.е. результирующая НС обмоток синхронизации сельсина–приемника не зависит от угла рассогласования и всегда в 1, 5 раза превышает амплитуду НС одной фазы.
Намагничивающая сила Fd создает магнитный поток Фd, который наводит в обмотке возбуждения датчика ЭДС
,
т.е. выходная ЭДС является гармонической функцией угла рассогласования датчика и приемника. Поскольку в неявнополюсных сельсинах такую зависимость реализовать проще, чем в явнополюсных,
трансформаторные сельсины целесообразнее выполнять неявнополюсной конструкции.
Точность трансформаторных сельсинов–приемников определяется так же, как и точность индикаторных сельсинов–датчиков, т.е. ошибкой асимметрии, в зависимости от которой трансформаторные сельсины–приемники делятся на семь классов точности.
Качество работы трансформаторной схемы зависит от ряда факторов: 1) удельного выходного напряжения – Uу; 2) остаточного выходного напряжения – UО; 3) удельной выходной мощности – Ру.
Удельное выходное напряжение – напряжение при q=10, определяет чувствительность всей системы. Повысить его значение можно путем увеличения числа витков обмотки возбуждения, разумеется, до определенных пределов, ибо при чрезмерном увеличении Wв возрастает внутреннее сопротивление обмотки, увеличивается внутреннее падение напряжения и снижается выходная мощность сельсина. Кроме неявнополюсной конструкции, трансформаторные сельсины отличаются от индикаторных еще и большим числом витков обмотки возбуждения.
Остаточное напряжение – напряжение на обмотке возбуждения при отсутствии угла рассогласования. Оно обуславливается магнитной связью результирующей НС приемника и перпендикулярной ей обмоткой возбуждения, которая возникает вследствие погрешностей изготовления, наличия потоков рассеяния и других причин, главным образом технологического характера. Обычно U0=0,2–0,5 В.
Удельная выходная мощность – мощность при . Чем выше этот показатель, тем раньше начинает работать усилитель, тем выше становиться чувствительность системы.
следующая страница >>
Конспект лекций для студентов специальности 1-53 01 07 «Информационные технологии и управление в технических системах» - umotnas.ru o_O