4.1.1.2.1 Сельсин

Особую разновидность индуктивных датчиков представляет собой СЕЛЬСИН. Конструктивно он напоминают небольшой элект­родвигатель (4.12) т.е. имеют подвижный ротор с одной об­моткой Wp и статор с несколькими обмотками Wc (обычно тремя), смещенные одна относительно другой на 120 ⁰?

Обмотка ротора Wp через скользящие контакты (щетки) и кон­тактные кольца питается от источника переменного напряжения Up, магнитное поле этой обмотки пронизывает обмотки статора W_C1, W_C2, W_C3 наводя в них э.д.с. индукции. В зависимости от взаимного расположения обмотки ротора и обмоток статора, величины э.д.с. будут изменяться в соответствии с выражениями:

U_С1(α)=Up∙K∙COS(α);

U_C2(α)=Up∙K∙COS(α-120°);

U_С3(α)=Up∙K∙COS(α-240°)

где К- коэффициент трансформации (0,25; 1,0); α - угол поворота ротора.

Сельсин является электрической машиной, позволяющей полу­чить на выходных обмотках напряжения, амплитуда и фаза которых определяется угловым положением ротора. Сельсин также позволя­ет осуществить и обратное преобразование: - подводя к обмоткам систему напряжений можно изменять угловое положение ротора.

Сельсин питается переменным током: обычно частотой 50,400, 1000 Гц, напряжением: 127(110), 40(36), 27,12,6 вольт.

Рис. 4.12. Внешний вид и схема обмоток сельсина

W_c - обмотки статора; а - контактные кольца;

W_p - обмотка ротора; б - скользящие контакты (щетки)

На практике получили распространение две основные схемы включения сельсинов: ТРАНСФОРМАТОРНАЯ к ИНДИКАТОРНАЯ. Рассмотрим трансформаторную схему рис. 4.13.

Рис. 4.13. Трансформаторная схема включения сельсинов

Обмотка ротора сельсина датчика (СД) подключается к источ­нику переменного напряжения Un. В результате прохождения тока через обмотку Wp1 возникает магнитное поле, которое, взаимодей­ствуя с обмотками статора СД, наводит в них э.д.с. индукции. Т.к. обмотки статора СД замкнуты через обмотки статора сельсина при­емника (СП), то по цепям обмоток текут токи i1, i2, i3. Прохождение токов по обмоткам статора СП приводит к появлению в статоре СП магнитного поля, вектор которого однозначно определяется токами i 1, i2, i3. В свою очередь система токов i 1, i2, i3 зависит от угла пово­рота ротора СД. Магнитное поле статора СП наводит в обмотке ротора СП Wp2 напряжение U_вых, величина которого будет зависеть от угла поворота ротора СП. Не приводя промежуточных формул, приведем характеристику преобразования схемы:

U_вых = Un∙COS(α-β); (2)

где, α и β - соответственно углы поворота роторов сельсина датчи­ка и сельсина приемника.

Т.о. схема вырабатывает напряжение (U_вых), величина которого есть функция разницы углов поворота роторов сельсинов.

Трансформаторная схема включения сельсинов широко исполь­зуется в качестве схемы сравнения текущего и заданного углов по­ворота каких-либо механизмов. На рис.4.14. приведена схема автома­тизации весового дозатора, позволяющая автоматически отмеривать порции материала заданного веса для приготовления бетонной сме­си, при этом заданный вес устанавливается дистанционно величиной угла β. Шкала угла β проградуирована в единицах веса.

Рис.4.14. Автоматизированный весовой дозатор

В бункер весового дозатора ВД транспортером ТР подается взвешиваемый материал. По мере загрузки ВД, увеличивается дав­ление в гидравлическом цилиндре ГЦ и меняется угол поворота ро­тора сельсина датчика СД, связанного с указателем манометра Р.

Т.о. угол поворота ротора СД пропорционален величине факти­ческого веса материала в бункере весового дозатора. Величина заданного веса Рз устанавливается поворотом ротора сельсина приемника СП, при этом, угол β должен быть на 90° больше за­данного угла.

Если фактический вес бункера дозатора меньше заданного α<β, U_вых≠0, двигатель транспортера работает.

При достижении заданного веса α=β, U_вых=0, двигатель вык­лючается.

Во многих задачах автоматизации возникает необходимость в передаче на расстояние углов поворота и перемещений. Прибор, по­казания которого передаются, называют первичным (датчиком), а прибор воспринимающий информацию, вторичным (приемником).

Рис.4.15. Включение сельсинов по схеме дистанционной передачи показаний

В качестве промежуточного сигнала несущего информацию о перемещении удобно использовать электрический сигнал.

Для передачи на расстояние углов поворота широкое примене­ние находит схема с использованием сельсинов - индикаторная схема (рис. Ч.'$>).

Обмотки роторов Wpl и Wp2 обоих сельсинов подключаются к общему источнику питания Un, обмотки статоров соединяются трехпроводной линией. Э.д.с. наводимые в обмотках статоров про­порциональны конусам углов поворота роторов, а величины токов в линии - пропорциональны разнице э.д.с. статорных обмоток

Т.о., если поворачивать ротор сельсина датчика, то ротор сель­сина приемника будет поворачиваться синхронно. В рассматривае­мой схеме названия - сельсин датчик и сельсин приемник условны, схема симметрична, т.е., если поворачивать вал сельсина приемни­ка, то вал сельсина датчика будет повторять его поворот.

Системы передачи углов поворота используются при авто­матизации строительных машин, для получения информации о по­ложении рабочих органов, непосредственное визуальное наблю­дение которых затруднено, или в случае повышенных требований к точности управления.