litceysel.ru
добавить свой файл
1





ВВЕДЕНИЕ


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ


Датчиками систем автоматического управления (САУ) называются устройства или комплексы устройств, которые обеспечивают получение или преобразование первичной информации о физических величинах, характеризующих состояние объекта управления и его систем.

В отличие от приборов, которые снабжают визуальной информацией человека-оператора, датчики выдают информацию соответствующим блокам САУ для последующей обработки и использования для решения задач регулирования и управления. Так, в САУ с обратными связями датчики сигналов совместно с элементами сравнения выдают информацию об ошибке или отклонении регулируемой величины от заданного уровня и преобразуют эту информацию в сигнал, удобный для дальнейшей обработки.

Как правило, входная величина датчика имеет одинаковую физическую природу с регулируемой величиной (линейное и угловое перемещение, частота вращения вала, давление, температура и т. д.), а выходная величина - электрический сигнал (ток, напряжение, частота).

Датчик первичной информации в общем случае состоит из воспринимающего чувствительного элемента и одного или нескольких промежуточных (дополнительных) преобразователей сигнала в электрический сигнал. Если промежуточных (дополнительных) преобразований сигнала не требуется (например, в термопаре, фотоэлементе т. д.), то понятия датчик и чувствительный элемент совпадают.

При возникновении необходимости получения от датчика электрического выходного сигнала, пропорционального изменениям входного сигнала, кроме чувствительного элемента в датчике имеются дополнительные устройства, преобразующие промежуточный сигнал вэлектрический выходной сигнал. Такие промежуточные преобразующие устройства (например, потенциометрические преобразователи в датчиках давления) в инженерной практике тоже называют датчиками сигналов, так как они могут использоваться как самостоятельные датчики при линейных или угловых перемещениях. Следует отметить, что в сложных САУ датчиками являются целые подсистемы, то есть датчиками могут быть сложные устройства, состоящие из множества элементов.


Датчики электрических сигналов по принципу действия можно разбить на три группы:

1) параметрические (потенциометрические, индуктивные, емкостные

и т. д.);

2) индукционные (индукционные, сельсинные, трансформаторные и т. д.);

3) генераторные (термопары, фотодатчики, пьезодатчики и т.д.).


Основными характеристиками датчиков являются:

статическая характеристика хВЫХ = f(хВХ), которая показывает функциональную зависимость выходной величины хВЫХ от входной величины хВХ;

коэффициент усиления или чувствительность


,



который является отношением приращения выходной величины хВЫХ к приращению входной хВХ;

порог чувствительности датчика, который определяется наименьшим изменением входной величины хВХ, которое вызывает изменение хВЫХ на величину большую, чем уровень шума на выходе датчика;

погрешности датчика, которые определяются величиной отклонения реальной статической характеристики от идеальной;

номинальная мощность, которая определяется максимально допустимой мощностью, длительно рассеиваемой в электрических цепях датчика без нарушения его нормальной работы;

мощность входного сигнала, которая определяется максимально допустимой мощностью Хвх без нарушения нормальной работы датчика.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4


ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЛЬСИНОВ


Цель работы

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



Домашнее задание


1. Изучить принцип действия синхронной передачи с трехфазным и однофазным сельсинами.

2. Ознакомиться с конструктивным исполнением однофазных, трехфазных, бесконтактных и дифференциальных сельсинов.

3. Изучить природу ошибок при работе синхронной передачи и средства повышения точности.

4. Изучить методику выполнения работы.


Общие сведения


При решении технических задач нередко возникает необходимость в передаче на расстояние угловых перемещений (или синхронного вращения) двух или нескольких валов, находящихся на расстоянии друг от друга. Это можно осуществить с помощью электрических систем синхронной связи.

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

Система синхронной связи состоит из задающего устройства (датчика), одного или нескольких приемных устройств (приемников) и линии связи.

Ось датчика жестко связана с задающим устройством, которое поворачивает (или вращает) ее на определенный угол.


Приемник, жестко связанный с исполнительной осью, может воспроизводить перемещение оси датчика:

вращением или поворотом оси приемника синхронно с осью датчика (индикаторный режим работы);

созданием на выходе ЭДС, величина и фаза которой зависят от угла поворота оси датчика (трансформаторный режим работы).

Сельсины в зависимости от числа фаз первичной цепи (обмотки возбуждения) делятся на трехфазные и однофазные. Трехфазные сельсины не нашли широкого применения из-за малой устойчивости и неравенства синхронизирующих моментов при повороте ротора в направлении, совпадающем с направлением вращения поля статора и против него. В связи с этим для системы синхронной связи используются, как правило, однофазные сельсины. По конструкции они делятся на контактные и бесконтактные, в контактных сельсинах первичная обмотка (обмотка возбуждения) иди вторичная обмотка (обмотка синхронизация) располагается на подвижном роторе, а электрическая связь в этом случае осуществляется с помощью скользящих контактов (колец и веток). Число контактных пар зависит от места расположения обмоток: в сельсинах с обмоткой возбуждения на роторе располагают две контактные пары, а в сельсинах с обмоткой синхронизации на роторе – три контактные пары.


Наличие контактных пар является недостатком контактных сельсинов, так как точность и надежность 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 трехфазную обмотку синхронизации.

Статор бесконтактного сельсина обычно набирают из отдельных листов электротехнической стали, в пазах располагают трехфазную обмотку, соединенную в звезду.

Ротор в этом случае имеет два полюса, разделенных немагнитным промежутком. Полюса ротора, как правило, набирают из изолированных листов электротехнической стали.

При работе сельсина коэффициент взаимоиндукции обмотки возбуждения с той или иной фазой обмотки синхронизации зависит от положения ротора сельсина с немагнитным промежутком (оси полюса) по отношению к оси обмотки синхронизации.

В качестве недостатков бесконтактных сельсинов следует отметить низкий cosφ из-за большого магнитного сопротивления (четыре воздушных зазора) на пути магнитного потока и сложность их конструкции.

Сельсинная передача, как правило, рассматривается как безынерционное устройство.


Индикаторный режим работы сельсинов

Индикаторная система синхронной связи состоит из двух одинаковых сельсинов (датчика и приемника) и линии связи (рис.4.1).

Обмотки возбуждения обоих сельсинов в этом случае подключаются к одному источнику переменного тока U