Силовые сельсины служат для дистанционной синхронной связи вращающихся или поворачиваемых на конечный угол электроприводов. Передача углового перемещения происходит синхронно, синфазно и без скачков.
Для передачи значительных моментов в промышленности применяются трехфазные сельсины (рис. 4-19), по схеме и конструкции тождественные асинхронным двигателям с фазным ротором. Методика наладки сельсинов в большинстве элементов подобна наладке асинхронных двигателей (см. гл. 3).
Во время наладки применительно к особенностям исследуемого привода производятся специальные измерения.
Измеряются токи Iв в обмотках возбуждения и токи Iс в цепях линии связи. Желательно получить данные измерений при холостом ходе, при различных значениях моментов и скорости.
Рис. 4-19. Схема включения силовых сельсинов
Сопрягаемые сельсины — датчик и приемник — должны иметь одинаковые характеристики и величины напряжений, питающих их обмотки возбуждения, должны быть равны. При одинаковых характеристиках и отсутствии рассогласования углов (γд—γп=0) в цепях связи не будут протекать токи. Если э. д. с. обмоток синхронизации разнятся по величине, но совпадут по фазе, то уравнительные токи создадут только незначительные электромагнитные моменты.
В общем случае уравнительные токи определяются отношением
(4-6)
где ΔΕ — вектор разности фазных э. д. с. (рис. 4-20,а); zд, zп, zл — сопротивления обмоток роторов (датчика, приемника) и линии, приходящиеся на фазу.
Электромагнитные синхронизирующие моменты М связаны с углами рассогласования ∆γ (рис. 4-20,б) зависимостью, близкой к синусоиде. Амплитуда синусоиды зависит от того, вращается ротор сельсина по направлению вращения поля статора (ωп—ωρ) или против него (ωп+ωρ). Амплитуды Мм' и Мм" обеих полуволн и их фазы определяются величиной относительного скольжения, а следовательно, э. д. с. рассогласования и полным реактансом цепи.
Рис. 4-20. Диаграммы э. д. с. и моментов силовых сельсинов.
Рис. 4-21. Измерение углов рассогласования вращающихся сельсинов.
Указанное явление приводит к большому различию не только амплитуд, но и угловых периодов моментов синхронизации.
При исследовании синхронизируемых электроприводов в ряде случаев определяются углы рассогласования сельсинов γд—γп и строятся векторные диаграммы. Угловое смещение ∆γ можно определить с помощью двух импульсных индукционных датчиков, устанавливаемых на валах вращающихся сельсинов и электронного или шлейфового осциллографа. Примерная схема приспособления дана на рис. 4-21.
Рис. 4-22. Индикаторный режим работы сельсинов.
При вращении металлических дисков с прорезями (или гетинаксовых дисков со стальными планками) датчики И1 и И2, создают импульсные толчки э. д. с., накладываемые на кривую напряжения сети возбуждения или кривую линейного напряжения в цепях линии связи.
Взаимное положение дисков следует отрегулировать таким образом, чтобы при токе Iу=0 импульсы э. д. с. обоих датчиков совпадали. В этом случае, синхронизируя осциллограмму и растягивая ее в желаемых пределах (рис. 4-21,а), можно измерить угол рассогласования сельсинов ∆α= αд—αп.
Однофазные контактные и бесконтактные сельсины используются для передачи на расстояние сигнала задания по углу поворота, вала. Передача на расстояние угла связана с индикаторным режимом работы сельсинов (рис. 4-22). Вращающий момент в однофазном сельсине создается при взаимодействии синусоидального пульсирующего потока возбуждения и тока ротора, создаваемого наведенными э. д. с. Величины токов в обмотках синхронизации, а следовательно, и моментов вращения пропорциональны косинусу угла поворота ротора.
При наладке указанных сельсинов необходимо убедиться в строгой идентичности сельсина-датчика и сельсина-приемника. Для этой цели следует измерить токи возбуждения I и э. д. с. в обмотках каждого сельсина в отдельности. Измерения предварительно следует выполнить при разомкнутых цепях синхронизации и разных углах γ поворота роторов. Затем цепи синхронизации замыкаются, ротор одного из сельсинов фиксируется в определенных положениях у0, уь уг, · · ·, Ун и снимаются кривые синхронизирующего момента Мс (рис. 4-22,б).
Кривые моментов снимаются с помощью рычага с гирями или пружинного силомера. Одновременно снимаются кривые токов в обмотках. В последующем по величинам токов можно оценить величины моментов сопротивлений на валу сельсина приемника и рассчитать статическую угловую погрешность. Необходимо иметь в виду, что отклонение питающего напряжения от синусоиды вносит значительные погрешности. Поэтому следует воздерживаться от применения феррорезонансных стабилизаторов напряжения, насыщающихся автотрансформаторов и иных устройств, искажающих форму э. д. с.; для выправления формы э. д. с. иногда приходится подбирать специальные фильтры.
Погрешность сельсинов-датчиков связана с их геометрической и магнитной несимметрией, но благодаря тщательному изготовлению ее удается свести к небольшой величине, и для сельсинов 1—3 класса нормируемые величины составляют всего ±0,25—1°. Погрешность сельсинов-приемников увеличивается из-за трения в подшипниках, в контактах и иных подвижных связях; для 1—3 класса нормируемые величины составляют ±0,75—2,5°.
В схемах электроприводов однофазные сельсины широко используются как бесконтактные автотрансформаторы, дающие напряжение, пропорциональное углу поворота. При трансформаторных режимах снимаются характеристики U = f(a) с разными сопротивлениями нагрузки R, L.
Небольшие трехфазные сельсины позволяют суммировать, вычитать, а также умножать и делить угловые величины. Одна из обычных схем с дифференциальным сельсином показана на рис. 4-23.
В приведенной схеме дифференциальным сельсином принято называть сельсин С2. Если роторы сельсинов C1 и С2 поворачиваются на заданные углы α1 и α2 и закрепляются в этих положениях, то свободный ротор сельсина С3 поворачивается на угол α1, равный алгебраической разности углов αι и а2. Однако в данной схеме свободным можно сделать ротор любого крайнего сельсина.
Рис. 4-23. Схема включения дифференциального сельсина.
При наладке сельсинов, работающих в подобных схемах группового включения, следует предварительно оценить симметрию и собственные погрешности каждого сельсина.
Перед включением на рабочее напряжение производится фазировка сельсинов; ее удобно производить с помощью электронного осциллографа или вольтметра малого потребления путем проверки симметрии фазных и линейных напряжений. Рекомендуется также измерять токи в обмотках возбуждения и во всех линиях связи.
У дифференциальных сельсинов приходится снимать семейства характеристик, дающие зависимость э. д. с. на роторе при разных его положениях и при разных э. д. с., поступающих на статор Ep=f(a2, Uc). Чувствительность сельсинов и угловые погрешности определяются в режимах, близких к рабочим.
Для точного измерения углового смещения э. д. с. рекомендуется использовать осциллограф с горизонтальной разверткой, питаемой от фазорегулятора (рис. 4-23). В данном случае требуется фазорегулятор с внутренним безлюфтовым редуктором и со шкалой в долях градуса. «Усиление по горизонтали» подбирается с таким расчетом, чтобы вероятная угловая погрешность (±0,25— 2,5°) составляла примерно одну треть (4—6 см) ширины экрана осциллографа.
Приведенные примеры проверки сельсинов составляют, естественно, малую часть от возможных приемов испытаний. В каждом конкретном случае наладчик должен ознакомиться с принципом работы сельсина и требованиями, предъявляемыми схемой электропривода, а затем подобрать методы измерений.
