Краткие теоретические сведения. На практике часто возникает необходимость синхронизации вращения или поворота различных осей механизмов

На практике часто возникает необходимость синхронизации вращения или поворота различных осей механизмов, находящихся на расстоянии. Эта задача обычно решается с помощью электрических систем синхронной связи. Системой синхронной связи называется такая электрическая связь, которая обеспечивает одновременный поворот или одновременное вращение двух или нескольких механически несвязанных между собой осей механизмов. В технике получили распространение два основных вида систем синхронной связи: система синхронного вращения ("электрического вала") и система синхронного поворота ("передачи угла").

Системы "электрического вала" чаще всего выполняются с помощью трёхфазных синхронных машин с фазным ротором.

Системы синхронной "передачи угла" обычно используются для дистанционного управления, регулирования и контроля и выполняются, как правило, с помощью небольших индукционных электрических машин, называемых сельсинами.

В зависимости от числа фаз первичной обмотки сельсины делятся на трёх- и однофазные.

В большинстве систем синхронной "передачи угла" используются однофазные сельсины, у которых имеются однофазная обмотка возбуждения и трёхфазная обмотка синхронизации.

В системах автоматики используются две принципиально отличные системы синхронной "передачи угла": индикаторная и трансформаторная.

Индикаторная система используется в тех случаях, когда момент сопротивления на ведомой оси мал или совсем отсутствует (ось нагружена шкалой, стрелкой и т. п.) При этом сельсин-приёмник (СП) самостоятельно отрабатывает задаваемый сельсином-датчиком (СД) угол. Трансформаторная система применяется в тех случаях, когда на ведомой оси имеется значительный момент сопротивления. При этом сельсин-приёмник (СП) отрабатывает задаваемый угол не самостоятельно, а с помощью механически и электрически связанного с ним исполнительного двигателя.

При работе сельсинов в индикаторном режиме обмотки возбуждения СД и СП подключаются к одной и той же однофазной сети переменного тока. Концы фаз обмоток синхронизации СП и СД соединяются друг с другом. Если роторы СП и СД расположены одинаково по отношению к соответствующим обмоткам возбуждения, то ток в обмотках синхронизации и линии связи отсутствует. Такое положение сельсинов называют согласованным.

Если ротор СД повернуть на некоторый угол, то по обмоткам синхронизации и линии связи потечёт ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитными потоками обмоток возбуждения возникнут вращающие моменты, которые будут стремиться повернуть роторы СП и СД в согласованное положение.

Точность работы сельсинов в индикаторных схемах синхронной связи зависит от следующих факторов: удельного синхронизующего момента – момент, развиваемый приёмником при угле рассогласования в 1°; момента трения приёмника и момента сопротивления на валу; сопротивления линии связи; магнитной и электрической асимметрии; числа приёмников, работающих от одного датчика; небаланса ротора приёмника; напряжения и частоты питающей сети.

Точность сельсина в индикаторном режиме определяется как среднее арифметическое значение максимальной положительной и максимальной отрицательной погрешности. В зависимости от значения погрешности индикаторные СП делятся на четыре класса точности: I класс имеет точность от 0 до 30'; II – от 30' до 45'; III – от 45' до 60'; IV – от 60' до 90'.

В трансформаторном режиме обмотка возбуждения СД подключается к однофазной цепи переменного тока, а в цепь обмотки возбуждения СП включается нагрузка.

Согласованным положением сельсинов в трансформаторной схеме синхронной связи называется положение, при котором выходное напряжение СП равно нулю. При этом соединённые между собой фазы обмоток синхронизации СД и СП не занимают соответствующего положения по отношению к соответствующим обмоткам возбуждения. Положение обмотки синхронизации СД отличается от положения обмотки синхронизации СП на 90°.

Качество работы сельсинов в трансформаторной схеме синхронной связи зависит от следующих факторов: остаточного напряжения на выходной обмотке приёмника в согласованном положении ; удельного выходного напряжения – напряжение при угле рассогласования в 1°; удельной выходной мощности – мощность, которую может отдавать выходная обмотка приёмника при угле рассогласования в 1°; электрической и магнитной асимметрии; сопротивления линии связи, количества сельсинов-приёмников.