Исследование сельсинов
Работа добавлена: 2015-11-24





МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Лабораторная работа №4

по дисциплине

Автоматика и управление

Исследование сельсинов

Контрольный отчет

выполнил:

студент группы

проверил:

2012 год

Цель работы: ознакомление с работой сельсинов в индикаторном и трансформаторном режимах, экспериментальное снятие статических характеристик сельсинов, определение их статических ошибок и типовых неисправностей сельсинов.

Общие сведения

Системой синхронной связи называется электрическая связь, обеспечивающая одновременный поворот или синхронное вращение двух или нескольких механически не связанных между собой осей механизмов.

Недостатком контактных сельсинов является наличие контактных пар, так как точность и надёжность работы сельсинов зависит от переходного сопротивления контактов, меняющегося во времени. С целью устранения указанного недостатка применяются бесконтактные сельсины, имеющие подвижную однофазную обмотку возбуждения и неподвижную трёхфазную обмотку синхронизации. Недостаток бесконтактных сельсинов − низкий cosφ из-за большого магнитного сопротивления (четыре воздушных зазора) на пути магнитного потока и сложность их конструкции.

Индикаторный режим работы сельсинов

Индикаторная система синхронной связи состоит из двух одинаковых сельсинов (датчика и приёмника) и линии связи.

Рис. 1 Индикаторная схема включения сельсинного датчика

При подключении обмоток возбуждения к источнику питания магнитный поток, пульсирующий с частотой сети, будет наводить в каждой фазе синхронизирующей обмотки трансформаторные ЭДС, действующие значения которых зависят от положения осей фаз относительно магнитного потока.

В цепи каждой фазы будет действовать результирующая ЭДС Е, равная встречно направленным фазным ЭДС приёмника и датчика:

При α = β в одноимённых фазах обмоток синхронизации приёмника и датчика будут индуцироваться одинаковые ЭДС. Тогда

.

В обмотках синхронизации будут отсутствовать вращающие моменты. Такое положение сельсинов называют согласованным.

При α ≠ β в фазах обмоток синхронизации датчика и приёмника и в линии связи появятся уравнительные токи. В результате взаимодействия этих токов с потоком возбуждения на роторы датчика и приёмника будут действовать вращающие моменты, стремящиеся уменьшить угол рассогласования  θ= α - β. Момент синхронизации , где − удельный синхронизирующий момент. При малых θ

,

где   является показателем крутизны нарастания статического момента. Точность передачи в индикаторном режиме тем выше, чем больше .

Важнейшими факторами, влияющими на точность работы сельсинов в индикаторном режиме, являются: удельный синхронизирующий момент, момент трения приёмника и момент сопротивления на его валу, сопротивление линии связи, магнитная и электрическая асимметрия, несбалансированность ротора приёмника, изменение напряжения и частоты питания сети. Статическая точность передачи характеризуется величиной статической ошибки θОШ, определяемой углом θ в состоянии равновесия (при отсутствии вращения). Величина  θОШ  зависит от нагрузки или внешнего момента на валу приёмника, а также от собственной погрешности сельсинов. Величина, обратная θОШ, характеризует добротность синхронной передачи. Динамическая точность характеризуется величиной динамической ошибки, определяемой углом рассогласования осей датчика и приёмника в режиме вращения.

Трансформаторный режим работы сельсинов

Трансформаторная схема синхронной связи состоит из двух сельсинов: датчика и приёмника (трансформатора), усилителя и исполнительного двигателя, механически связанного с осью ротора сельсина-приёмника.

Рис. 2 Трансформаторная схема включения сельсинного датчика

Ток в обмотке возбуждения сельсина создаёт пульсирующее магнитное поле, наводящее в фазах вторичной обмотки датчика ЭДС, величина которых определяется углом между осью обмотки возбуждения и осью соответствующей фазы.

где  − полное сопротивление обмотки сельсина с учётом сопротивления линии связи.

Эти токи создадут в сельсине-приёмнике пульсирующее магнитное поле, которое наводит в выходной обмотке приёмника напряжение Uвых. Напряжение результирующего магнитного потока вторичной обмотки приёмника и величина Uвых зависят от взаимного расположения ротора приёмника и датчика. Если закрепить ротор приёмника и поворачивать ротор датчика, то синхронно с ротором датчика будет поворачиваться ось магнитного поля приёмника. Одновременно будет изменяться по закону синуса Uвых. 

Согласованным положением сельсина в трансформаторном режиме называется такое положение, при котором Uвых = 0. Это возможно при повороте оси обмотки ротора датчика на 90º относительно оси обмотки приёмника. Тогда Uвых = Umaxsinα, где Umax − максимальное выходное напряжение.

С поворотом датчика на некоторый угол на выходной обмотке приёмника появится напряжение, которое подаётся после усиления на обмотку управления исполнительного двигателя. Ротор двигателя, вращаясь, поворачивает ротор приёмника. При достижении ротором приёмника угла, заданного датчиком, сельсины придут в согласованное положение, при котором Uвых = 0 и система будет неподвижна.

Крутизна выходного напряжения сельсина-трансформатора, определяемая приращением выходного напряжения на один градус угла рассогласования, характеризует коэффициент усиления.

Выходное сопротивление сельсина-трансформатора представляет собой полное сопротивление его выходной цепи, измеренное при закороченной обмотке возбуждения сельсина-датчика. Система при включении сельсина-трансформатора на нагрузку будет работать на оптимальном режиме, если величина его выходного сопротивления согласована с величиной сопротивления нагрузки.

Удельная мощность в оптимальном режиме характеризуется максимальным значением отдаваемой мощности, отнесённой к одному градусу угла рассогласования.

Точность дистанционной трансформаторной передачи оценивают по величине погрешности схемы при достижении согласованного положения роторов сельсина-датчика и сельсина-трансформатора.

Динамическая погрешность обусловлена напряжением ошибки, которая появляется при синхронном вращении сельсина-датчика и сельсина-трансформатора.

Статическая погрешность определяется углом рассогласования между осями сельсина-датчика и сельсина-трансформатора в положении равновесия (при отсутствии вращения). Величина статической погрешности определяется в основном собственной погрешностью сельсинов.

                                         

                                       Результаты эксперимента

Результаты измерений на контактных сельсинах в

индикаторном режиме работы

Таблица 1

СДα

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

СПβ

17

36

55

74

94

114

134

154

175

194

215

235

255

274

295

314

334

355

375

0

1

2

3

3

3

3

3

2

3

2

2

2

3

2

3

3

2

2

Рис. 3 Кривая статических ошибок

Результаты измерений на контактных сельсинах

в индикаторном режиме работы

Таблица 2

СДα

360

340

320

300

280

260

240

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

СПβ

375

357

337

317

297

276

256

237

217

197

176

156

136

116

97

77

57

38

17

2

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

Рис. 4 Кривая статических ошибок

Определение класса точности сельсинов

  

По таблице в [1] определяем класс точности сельсинов.

Они относятся к 3 классу точности.

Результаты измерений на бесконтактных сельсинах

в индикаторном режиме работы

Таблица 3

БСДα

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

БСПβ

1

20

39

59

79

98

118

138

158

179

199

221

241

261

280

300

319

341

360

0

1

2

3

2

3

3

3

3

2

2

0

0

0

1

1

2

0

1

Рис. 5 Кривая статических ошибок

Результаты измерений на бесконтактных сельсинах

в индикаторном режиме работы

Таблица 4

СДα

360

340

320

300

280

260

240

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

СПβ

360

341

320

301

281

261

241

221

200

179

159

139

119

101

79

60

41

20

1

1

0

1

0

0

0

0

0

1

2

2

2

2

0

2

1

0

1

0

Рис. 6 Кривая статических ошибок бесконтактных сельсинов

Определение класса точности сельсинов

Класс точности: 3

Результаты измерений работы контактных сельсинов

в трансформаторном режиме

Таблица 5

α

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

U

5,5

12,2

17,5

20

20

19

15

9

1,5

5

11,7

17

20

20

19

14,9

9

1,6

5

\

Рис. 7 Статическая характеристика работы контактных сельсинов в трансформаторном режиме.

Результаты измерений работы бесконтактных сельсинов

в трансформаторном режиме

Таблица 6

α

360

340

320

300

280

260

240

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

U

5

1,5

8,7

14,7

18,9

20

20

17

11,9

5,2

1,4

9,6

14,7

18,6

20

20

17,2

12,1

5,5

Рис. 8 Статическая характеристика работы бесконтактных сельсинов

в трансформаторном режиме

Вывод: в данной работе изучено функционирование контактных и бесконтактных сельсинов в индикаторном и трансформаторном режимах, сняты статические характеристики, определены статические ошибки и класс точности сельсинов.

Важнейшими факторами, влияющими на точность работы сельсинов в индикаторном режиме, являются: удельный синхронизирующий момент, момент трения приёмника и момент сопротивления на его валу, сопротивление линии связи, магнитная и электрическая асимметрия, несбалансированность ротора приёмника, изменение напряжения и частота питания сети.

В результате выполнения лабораторной работы были получены следующие данные:

Класс точности: 3

Коэффициент преобразования (чувствительность):

K = 0,3 В/Град.  ; K = 0,4 В /Град.

  

Используемая литература

  1.  Глухов В.В.. Пособие по выполнению лаб. работы № 4  «Исследование сельсинов» РИО МГТУ ГА, М., 2007.

  1.  Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М. Машиностроение, 1985 г.


U

5

10

15

20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

U

°

0

5

10

15

20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. Исследование фильтрационного потока от нагнетательной скважины к эксплуатационной и исследование нерадиального установившегося движения жидкости и газов к одной скважине

2. Исследование выпрямителя

3. Социологическое исследование

4. Исследование ТКС резисторов

5. Исследование ТКЕ конденсаторов

6. Исследование оптронов

7. Исследование RL и RC-цепей

8. Ультразвуковое исследование

9. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТОРА

10. Исследование внутреннего фотоэффекта