ЛИНЕЙНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР

Главная функция: дать направление пропорционально углу поворота. Реально углы бывают под 60⁰ вправо и влево, обзор 120⁰. Пропорциональность между углом и sinα, если угол α≈4⁰, то можно пользоваться формулой sinα=α (α в радианах), тогда погрешность δ в пределах 0,1%. Реально требуется диапазон на порядок выше, поэтому схемное подключение обмоток другое. Решение пришло совместно математиков, физиков, электротехников.

СХЕМА ЛИНЕЙНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С ПЕРВИЧНЫМ СИММЕТРИРОВАНИЕМ

Первичное симметрирование–обмотка К замкнута накоротко. К обмотке А подключена нагрузка. Статорная обмотка соединена последовательно с одной роторной, то есть ток протекает по двум обмоткам за счет источника U_S.

U=E_S+E_S·cоsα E_S·cosα-в обмотке В

Так как есть симметрирование, поток по оси q =0. Если обмотки разные, то должны добавит коэффициент трансформации k=W_S/W_B. Так делается для линейных трансформаторов.

Величина ЭДС в обмотка А E_А =E_S·sinα·K

После преобразования получим: E_А =U·sinα·K/(1+ K·cosα)≈U_вых

Это выражение дает полное значение ЭДС, К<1 должен быть.

U_вых<Е, сопротивление нагрузки нужно сделать на 2 порядка больше.

Вторичное симметрирование: обмотки К и А включаются последовательно и работают на одну нагрузку. В обмотке А закон синусный.

Напряжение на выходе: U_ВЫХ =U·sinα·K/(1+ K·B·cosα)

Отношение сопротивлений в комплексном виде: В=j·K·X_q/(Z_S+Z_Н+Z_K)

При работе приборы всегда могут создавать погрешности при замере. Причины – технологические, поэтому их обрабатывают с высокой точностью.

Погрешности

Самая лучшая для СКВТ 0,005% - высочайшая точность процента. За базу берется максимальное значение выходного напряжения.

ЛВТ погрешность 0,05%, напряжение питания должно быть стабильно.

Пример! Замеры имеют погрешность порядка 1 минуты (1/60), расстояние до объекта 3600 км. Определяют расположение с точностью до 1 км.

СЕЛЬСИНЫ

Основная функция: передача угла поворота на расстояние по линии связи в пределах от 0-360⁰. Задача: синхронное вращение двух валов за счет электрической связи. Погрешность передачи угла – доли градуса. Иногда такую систему называют электрический вал. Один сельсин выполняет функции заданного угла, а другой сельсин должен повернуться на точно такой же угол.

Сельсины бывают 3-хфазные(относятся к ротору). По аналогии с АД с фазным ротором, 3 кольца, 3 щетки. Статор 1-фазный (по конструкции напоминает вращающийся трансформатор). Функции сельсинов и вращающийся трансформаторов совпадают. (отличие в количестве обмоток).

Сельсины работают в паре.

СД Сельсин-датчик

СП Сельсин-приемник

СПИ Сельсин-приемник индикаторный

СПДИ Сельсин-приемник дифференцированный

СПТ Сельсин-приемник с трансформаторным выходом

Схемы включения обмоток→см. по справочнику.

Напряжения питания→см. по справочнику.

≈127 В, 36 В

частота 50 Гц, 400 Гц.

Если частота высокая, то габариты уменьшаются.

Индикаторный режим

Схема включения датчика и приемника.

В качестве СД и СП используются два точно одинаковых сельсина. Датчик задает угол поворота, приемник отрабатывает этот угол. В конечном времени α_п=α_д. ОВ одинаковые, питаются от одного напряжения, токи на ОВ будут одинаковые. Ротор датчика заторможен после поворота на заданный угол. Эти токи создают пульсирующее магнитное поле, которое можно заменить двумя вращающимися. Пульсирующее магнитное поле будет наводить ЭДС в 3 обмотках, но они будут разные по величине.

Величина ЭДС в обмотке зависит от угла α. Если углы равны, т.е. обмотка А датчика и обмотка А приемника находятся в одинаковых условиях, то ЭДС будут одинаковые и направлены навстречу и ток =0.

В общем случае α_п≠α_д, будут наводиться разные значения ЭДС

E_АП =4,44·f·W·Ф·К_об·cosα_п

Если cosα=1, то плоскости обмоток ОВ и обмотки А совпадают, ЭДС будет максимальная – назовем ее фазной.

ЭДС, которая будет наводиться для датчика

Е_ад = Е_ф·cosα_д Е_ап = Е_ф·cos α_п

Е_bд = Е_ф·cos(α_д-120⁰) Е_bп = Е_ф·cos(α_п-120⁰)

Е_cд = Е_ф·cos(α_д+120⁰) Е_cп = Е_ф·cos(α_п+120⁰)

α_п≠α_д, ЭДС будут разными.

«»- изменяется во времени. Временная зависимость определяется напряжением питания (по закону синуса в одной фазе). Α говорит о величине этого вектора.

ЭДС разные; пол воздействием ЭДС появляется ток, они тоже будут различными, но фазовый сдвиг одинаков. 3 разных тока создают пульсирующее магнитное поле ротора, и это поле взаимодействует с полем обмотки статора. Под воздействием электромагнитного момента ротор приемника разворачивается и в результате ток и момент = 0 и ∆Е = 0.

******************************05.05.2005***************************

Реально, когда отрабатывается угол поворота, есть разность углов αд- αп = θ (угол рассогласования) положения ротора(несколько градусов в реальной работе).

∆Е_а=Е_ап- Е_ад=2·Е_ф·sin((αп 2+α_д)/2)·sinθ

∆Е_в=Е_вп- Е_вд=2·Е_ф·sin((αп 2+α_д)/2-120⁰)·sinθ/2

∆Е_с=Е_сп- Е_сд=2·Е_ф·sin((αп 2+α_д)/2+120⁰)·sinθ/2

В каждой фазе будут уравнительные токи. Возможно, что при каком-то угле в одной из фаз будет ноль. Токи в обмотках – уравнительные токи.

I_yф=∆Е_ф/(Z_д+ Z_п) z_д+ z_п= z_ф

Если линия длинная, то надо еще добавить сопротивление проводов.

Имеем 3 тока. Каждый ток создает пульсирующее магнитное поле(можно расчитать). Результирующий поток тоже будет пульсирующим. Можно найти результирующий поток по осям d-q. Можно найти соответствующие магнитные силы.

F_d=1.35·Е_ф/ Z_ф·K_w·w·(1-cosθ)

F_q=1.35·Е_ф/ Z_ф·K_w·w·(sinθ)

При θ=0⁰ сельсин-приемник отрабатывает свой угол(α у обоих остались равны) и токи=0, магнитные силы=0.

При θ=10⁰(может быть режим непрерывного вращения).

Найдем F_q/ F_q = sinθ/(1-cosθ)=0.17/(1-0.98)=8.5

При малых углах намагничивающая сила и поток по оси ……….на порядок больше потока по оси q. Следовательно, взаимодействие F_q (магнитного потока по оси q) с током (потоком) ОВ по оси d. Это взаимодействие дает момент, который равен: М=С· Е²_ф·X´_q/f·(R´²_q+X´²_q)

С – конструктивная константа

Сопротивление R_q , X_q определяют, когда αп=0.

X´_q ´ -сопротивление определено со стороны ротора;

X_q меняется при вращении ротора.

Согласно этой формуле нарисуем:

«1» неявнополюсная машина, когда X_d=X_q (R_d=R_q)

«2» неявнополюсная машина, когда X_d<X_q (R_d>R_q)

максимальный момент будет больше, на максимум правее 90⁰

«3» явнополюсная машина, когда X_d=X_q (R_d>R_q) максимальный момент сдвинется левее.

Характеристику можно получить какую угодно, зависит это от параметров сельсина. В динамике еще работает еще демпферная обмотка, которая не учитывается в формуле.

Требования к сельсинам: при отработке угла 179⁰, должен отработать угол за 1.5 с (или меньше), требования жесткие. Есть требование по отработке жесткости угла (не хуже 1⁰). Отработка должна быть устойчива во вращении, без колебаний.

Удельный моментсоответствует при угле рассогласования 1⁰.

Возьмем две кривых «2» и «3». Верхняя точка соответствует удельному моменту для «3» характеристики, нижняя для «2», для «3»-ей момент больше ≈ в 2 раза. Пусть есть момент трения.

«3» вращающий момент больше момента сопротивления.

«2» вращающий момент меньше момента сопротивления.

Удельный момент характеризует чувствительность и точность отработки. При вибрации получим нелинейность контактов.