Сельсинное измерительное устройство

Nbsp;   Печатается по решению Редакционно-издательского совета университета              Элементы систем автоматики. Метод. указания к лабораторным работам для студентов специальности 140604 / Сост. Б.С. Заварыкин; Гос. образоват. учреждение «ГУЦМ и З».- Красноярск,2006.- с.     Сформулированы цели, приведены типовые узлы и блоки управления, их схемы и описание, вопросы для самопроверки. ©Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный университет цветных металлов и золота», 2006

ВВЕДЕНИЕ

 

Современные высокие требования к производительности различных механизмов и качеству изготовляемых изделий могут быть обеспечены только на основе автоматизации промышленных электроприводов. Успех автоматизации зависит в значительной мере от технических средств ее реализации, т.е. от индивидуальных свойств всех отдельных устройств или элементов, совокупность которых образует промышленную электромеханическую систему – автоматизированный электропривод.

Специалист в области автоматизированного электропривода не только должен иметь глубокие знания в области теории, уметь проводить анализ и синтез систем управления, но и быть хорошо знакомым с элементами, устройствами и схемами, на базе которых и строятся электромеханические системы.

Базовый курс «Элементы систем автоматики» для студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» включает весь объем знаний по элементной базе автоматизированного электропривода.

Изучение данного курса основывается на знании определенных областей математики, физики, теоретических основ электротехники, электрических машин, теории автоматического управления, микропроцессорной и преобразовательной техники и электроники.

Лабораторный практикум, предусмотренный учебной программой, должен обеспечивать закрепление теоретических знаний и применение их, при изучении существующих узлов, блоков и схем автоматизированного электропривода.

В описании каждой лабораторной работы сформулированы ее цели, приводятся схемы и описание их работы, а также контрольные вопросы для подготовки к защите лабораторной работы.

 

 

 

Лабораторная работа №1

 

Сельсинный командоаппарат.

Сельсинное измерительное

Устройство

 

Цель работы. Изучение типовых элементов автоматизированного   электропривода.

 

Сельсинный командоаппарат

 

Сельсинный командоаппарат предназначен для бесконтактно­го ввода сигнала задания в схемы управления электроприводом. В качестве задающего элемента в нем применяется сельсин.

Сельсин представляет собой электрическую машину переменного тока, имеющую две обмотки: однофазную – обмотку воз­буждения (рис. 1,а); трехфазную (рис. 1,б), соединенную звездой, – обмотку синхро­низации. Одна из обмоток размещена на роторе, другая – на статоре.

Рис. 1  Сельсин.

Переменное питающее напряжение u_п подается на обмотку возбуждения, током которой создается пульсирующее магнитное поле, которое, пронизывая фазные обмотки 1–3 (рис. 1,в), на­водит в них в зависимости от их расположения относительно обмотки возбуждения  синфазные или противофазные с u_п ЭДС:

;

;

,

 

где Em– максимальная амплитуда ЭДС, имеющая место при совпадении осей обмотки возбуждения и обмотки фазы; θ – угол между осями обмотки возбуждения и обмотки фазы 2; ω_п – угло­вая частота изменения питающего напряжения u_п; Е₁– Е₃ – ам­плитуды ЭДС фаз 1 – 3, зависимости которых от угла θ даны на рис. 2. Входной величиной для сельсина является угол θ, а выходной разность - ЭДС фаз 1 и 3

 

 

 

где E_1,3 – амплитуда линейной ЭДС e_1,3, зависимость которой от θ дана на рис. 2. Из кривой E_1,3 (θ) (рис. 2) видно, что амплитуда выходного напряжения сельсина изменяется от нуля до наиболь­шего значения при изменении угла поворота ротора до ± π/2. Для уменьше­ния нелинейности зависимости обмотки сельсина.E_1,3 (θ) в сельсинных командоаппаратах угол поворота ротора сельсина ограничен пределами ± π/3. В схемах управления электроприводами выходное напряже­ние сельсинного командоаппарата BS подается на вход выпря­мителя UZили фазочувствительного выпрямителя UB.

 

Рис. 2. Зависимости фазных и линейной E_1,3 ЭДС

от угла поворота первичной обмотки сельсина.

Сельсинное измерительное устройство

Сельсинное измерительное устройство предназначено для из­мерения угловых перемещений механизма. В схемах управления главными электроприводами роторных экскаваторов в соответ­ствии с выполняемыми функциями применяется либо схема син­хронной передачи (рис. 3), либо трансформаторная схема (рис. 4) измерительного устройства. И та, и другая схема со­стоит из двух сельсинов: сельсина-датчика ВС и сельсина-прием­ника BE.

Схема синхронной передачи (рис. 3) обеспечивает при по­вороте или вращении ротора ВС одновременный поворот или вращение ротора BE. Обмотки возбуждения сельсинов ВС и BE питаются от одного источника u_п. В каждом сельсине со­здается пульсирующий магнитный поток, который наводит в фа­зах 1– 3 обмоток синхронизации ЭДС.

В рассматриваемой схеме при одинаковом положении ро­торов сельсин относительно их статоров, т. е. при θ_вх= θ_вых. ЭДС в фазах 1 – 3 обоих сельсинов одинаковы и направлены встречно. Следовательно, ток по цепи синхронизации протекать не будет. Если ротор ВС повернуть на некоторый угол θ_вх, то разность ЭДС фаз станет отличной от нуля и по обмоткам 1– 3потечет ток синхронизации, который, взаимодействуя с магнит­ными потоками возбуждения ВС и BE, создаст на их роторах электромагнитные моменты.

 

Рис. 3. Схема синхронной передачи

 

Электромагнитный момент на валу датчика ВС уравновеши­вается моментом задающего механизма, а электромагнитный мо­мент приемника BE, называемый синхронизирующим, направлен в сторону поворота ротора ВС и при отсутствии на валу при­емника BE момента сопротивления поворачивает его ротор на угол θ_вых = θ_вх. Ток синхронизации при этом уменьшается до нуля, и вращение ротора BE прекращается. При вращении ро­тора ВС с определенной скоростью ротор BE также будет вра­щаться в ту же сторону с такой же скоростью.

На практике, поскольку момент сопротивления на валу BEне равен нулю, в воспроизведении угла поворота θ_вх имеется погрешность:

 

Δ = θ_вх - θ_вых,

 

которая на холостом ходу BE обычно не превышает 2,5%.

Синхронизирующий момент определяется выражением:

 

М = М_maхsinδ,

где М_mах — максимальное значе­ние момента, соответствующее δ = π/2.

В схемах управления главны­ми электроприводами роторных экскаваторов рассмотренное измерительное устройство при­меняется в электромеханических приборах визуального контроля угла поворота рабочего механиз­ма. Ротор ВС при этом кинематически связан с валом рабочего механизма, а ротор BE– с механизмом указательного прибора.

Трансформаторная схема измерительного устройства, приве­денная на рис. 4,а, обеспечивает при повороте ротора датчи­ка ВС на угол θ_вх пропорциональное углу рассогласования δ изменение напряжения на обмотке возбуждения приемника BE.

Происходит это потому, что под действием фазных ЭДС ВС по фазным обмоткам сельсина-приемника BE протекают токи и создают в нем пульсирую­щий магнитный поток. Причем, поскольку токи в одноименных фазах ВС и BEодинаковы и встречно направлены, то и магнитный поток BE направлен встреч­но магнитному потоку ВС. В случае поворота ротора сельсина-датчика ВС на некоторый угол при заторможенном роторе сельсина-приемника BE на тот же угол повернется вектор его магнитного поля. Пульсирующий магнитный поток BE наводит на выходе схемы – в обмотке возбуждения BE (выводы 4, 5)–ЭДС:

 

e_δ = E_δ sinω_п   t = E_δmax sinω_пt,

 

где E_δ — амплитуда выходной ЭДС зависимость которой от δ дана на рис. 4, б;

E_δmax— максимальная амплитуда выходной ЭДС, соответствующая

δ = π/2.

 

 

Рис. 4. Трансформаторная схема измерительного устройства.

 

В согласованном положении роторов ВС и BE (e_δ = 0) между осью обмот­ки возбуждения BE и вектором магнитного потока должен быть угол π/2, со­ответствующее расположение обмоток сельсинов показано на рис. 4,а. В этом случае ЭДС е_δ наводиться не будет, так как θ = 0 (9). При θ_вх > θ_вых на вы­ходных выводах BE появляется переменное напряжение, синфазное с u_п (на практике имеется отставание по фазе приблизительно на 10°), а при θ_вх < θ_вых это напряжение меняет фазу на

угол π.

Синусоидой (рис. 4, б) представляется типовая нелинейность данного измерительного устройства. При малых углах рассогласования, когда sinδ ≈ δ, и большом сопротивлении нагрузки, когда E_δ ≈ U_δ и E_δmax≈ ≈ U_δmax, справедлива запись:

,

где k_и — чувствительность сельсинного измерительного устройства,  составляю­щая около 1В/град.

Рассмотренное измерительное устройство применяется в схе­мах управления электроприводом поворота стрелы ротора, где сельсин-датчик ВС1 кинематически связан с ра­бочим механизмом, а сельсин-приемник ВЕ1 входит в функцио­нальный преобразователь и имеет заторможенный ротор, и в схемах управления электроприводами механизмов хода и подъ­ема стрелы экскаватора в узлах дозированной подачи, где ротор ВС1 также кинематически связан с рабочим механизмом, а ротор ВЕ1– с рукояткой задатчика пе­ремещения.

 

Контрольные вопросы

1. Назначение сельсинных командоаппаратов, сельсинных измерительных устройств.

2.Конструкция сельсинов.

3.Как уменьшить нелинейность зависимости обмотки сельсина.

4.Схема синхронной передачи измерительного устройства.

5. Трансформаторная схема измерительного устройства.

6. Режимы работы сельсинов.

7. Входная и выходная координата сельсина.

 

Лабораторная работа №2

 

Узел суммирования сигналов

Задания и обратных связей

 

Цель работы: Изучение типовых элементов автоматизированного электропривода.

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 877; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!