Сельсины: принцип работы, виды и применение в системах синхронной передачи

Что такое сельсин и как он работает. Какие бывают виды сельсинов. Для чего применяются сельсины в промышленности и автоматике. Каковы преимущества и недостатки сельсинов.

Содержание

Что такое сельсин и принцип его работы

Сельсин (от англ. self-synchronizing — самосинхронизирующийся) — это электрическая микромашина переменного тока, обладающая свойством самосинхронизации. Сельсины применяются в системах синхронной связи для передачи угла поворота или вращательного движения на расстояние.

Принцип работы сельсина основан на электромагнитной индукции. Простейший сельсин состоит из:

Статора с трехфазной обмоткой
Ротора с однофазной обмоткой

При соединении двух одинаковых сельсинов (датчика и приемника) поворот ротора одного из них вызывает синхронный поворот ротора другого. Это происходит за счет того, что при повороте ротора датчика меняется магнитное поле и наводятся ЭДС в обмотках статора, которые передаются на статор приемника и создают вращающий момент его ротора.

Основные виды и режимы работы сельсинов

По конструкции и принципу действия сельсины делятся на два основных вида:

1. Трехфазные сельсины

Применяются в системах, где требуется обеспечить синфазное и синхронное вращение двух электродвигателей, находящихся на расстоянии друг от друга. По конструкции похожи на асинхронные двигатели с фазным ротором.

2. Однофазные сельсины

Могут работать в двух основных режимах:

Индикаторный режим — сельсин-датчик поворачивается на определенный угол, а сельсин-приемник устанавливается в соответствующее положение.
Трансформаторный режим — при повороте сельсина-датчика на выходе сельсина-приемника формируется напряжение, зависящее от угла рассогласования между ними.

Области применения сельсинов в промышленности и автоматике

Сельсины нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и системах автоматики, где требуется синхронное вращение или поворот механически не связанных осей. Основные сферы использования сельсинов:

Системы дистанционного управления
Радиолокационные станции с вращающимися антеннами
Металлообрабатывающие станки с ЧПУ
Роботизированные производственные линии
Системы наведения в военной технике
Авиационные приборы
Телескопы и антенны радиотелескопов

Преимущества использования сельсинов

Сельсины обладают рядом важных достоинств, обуславливающих их применение:

Высокая точность передачи угла поворота (до долей градуса)
Возможность передачи на большие расстояния
Простота конструкции и надежность
Нет необходимости в механической связи между датчиком и приемником
Возможность работы в сложных условиях (высокие температуры, вибрации и т.д.)
Малая инерционность

Недостатки и ограничения сельсинов

При всех своих достоинствах, сельсины имеют и определенные недостатки:

Невысокая точность синхронизации под нагрузкой
Колебания ротора с частотой питающего тока
Необходимость использования демпферов
Зависимость от качества питающего напряжения
Сложность изготовления высокоточных сельсинов

Для повышения точности часто применяют пару сельсинов — «грубый» и «точный», работающий через редуктор.

Конструктивные особенности современных сельсинов

Современные сельсины по конструкции можно разделить на два основных типа:

1. Контактные сельсины

Имеют щеточно-кольцевой токосъем для подключения обмотки ротора. Их конструкция аналогична асинхронным двигателям с фазным ротором. Основные элементы:

Статор с распределенной трехфазной обмоткой
Ротор с распределенной однофазной обмоткой
Контактные кольца для подвода питания к ротору

2. Бесконтактные сельсины

Не имеют скользящих контактов. Их особенности:

Обе обмотки (возбуждения и синхронизации) расположены на статоре
Ротор выполнен в виде ферромагнитного цилиндра с двумя полюсами
Магнитная система замкнутого типа с торцевыми сердечниками

Бесконтактные сельсины более надежны, но имеют большие габариты и вес по сравнению с контактными.

Перспективы развития и альтернативы сельсинам

Несмотря на широкое применение, сельсины постепенно вытесняются более современными устройствами:

Энкодеры (оптические и магнитные)
Резольверы
Датчики углового положения на основе эффекта Холла
Цифровые системы передачи данных

Однако в некоторых областях, где важна надежность и простота, сельсины по-прежнему остаются незаменимыми. Перспективы их развития связаны с совершенствованием конструкции, применением новых материалов и повышением точности.

Сельсины. Виды и режимы работы. Принцип действия и особенности

Во многих технологических процессах в промышленности, а также в системах автоматизации требуется синфазное и синхронное вращение осей, которые не связаны между собой механическим путем. Подобные задачи способны решить системы синхронной связи, которые называются сельсины.

Они обладают способностью самостоятельной синхронизации, и используются в синхронных системах передачи угла вращения на расстоянии в качестве приемников и передатчиков.

Системы синхронной связи делятся на два вида.

Система синхронного вращения

Эта система выполнена на двух равных асинхронных электродвигателях с фазным ротором. Обмотки роторов между собой соединены, а обмотки статора подключены к одной сети переменного трехфазного тока.

Система синхронного поворота

Работа системы основана на специальных микромашинах индукционного вида (сельсинах), которые обладают свойством самосинхронизации.

Сельсины делятся по количеству фаз на два вида:

Трехфазные сельсины по своей конструкции не имеют отличия от асинхронных электродвигателей. Такие модели не нашли широкого применения в основном из-за разности моментов синхронизации во время поворота ротора.
Однофазные сельсины имеют устройство, аналогичное конструкции маломощных синхронных машин. Их обмотка возбуждения работает от переменного тока.

Режимы работы

В автоматических системах синхронный поворот производится в двух различных режимах.

Индикаторный режим

На рисунке «а» показана схема индикаторного режима. Ведомая ось О2 соединена с ротором сельсина-приемника «П». Такую схему используют при малой величине момента торможения на ведомой оси, чаще всего, когда на оси закреплена индикаторная стрелка.

Обмотки возбуждения подключены в общей цепи, а обмотки синхронизации объединены линией связи. Магнитные потоки, образованные обмотками приемника и датчика, создают в 3-х фазах обмоток электродвижущую силу.

При наличии между роторами угла рассогласования в обмотках возникает ток, который создаст в приемнике и датчике с помощью потока возбуждения моменты разного направления, сводящие к нулю угол рассогласования.

Чаще всего ротор датчика заторможен. Вследствие этого его момент синхронизации действует на механизм поворота ведущей оси. Момент приемника воздействует на ротор и поворачивает его синхронно с ротором датчика на такой же угол.

Трансформаторный режим

Электрический сигнал о рассогласовании роторов поступает на усилитель, а затем на исполнительный мотор, поворачивающий ротор приемника и ведомую ось для устранения рассогласования.

Режим трансформатора используют в таких ситуациях, когда на ведомую ось приложен большой момент торможения, другими словами, для поворота некоторого механизма. В этом режиме обмотка датчика, связанного механическим путем с ведущей осью, подключается к сети питания однофазного тока, а обмотка приемника к усилителю, который подает напряжение на управляющую обмотку исполнительного электрического двигателя. Обмотки синхронизации 2-х сельсинов объединены линией связи.

Переменный ток образует в обмотке возбуждения датчика импульсы магнитного потока, который создает электродвижущую силу в синхронизирующей обмотке. Обмотки приемника и датчика соединены, поэтому по ним будет проходить ток и в приемнике образуются импульсы магнитного потока.

При наличии рассогласования роторов этот поток создает в возбуждающей обмотке электродвижущую силу, образует на выходе напряжение, которое подается на усилитель, а затем на обмотку статора исполнительного мотора. Вследствие этого ведомая ось поворачивается вместе с ротором приемника. После устранения рассогласования напряжение на выходе обнуляется, и ведомая ось прекращает свое вращение.

В трансформаторном режиме погрешность работы сельсина определяется технологическими и конструктивными особенностями: разбросом параметров приемника и датчика, неравномерностью магнитной проводимости, несимметричностью изготовления обмоток.

Передача угла в этом режиме имеет эксплуатационные погрешности, которые образуются вследствие влияния условий работы на сельсин-приемник. Если изменить сопротивление нагрузки в управляющей цепи обмотки сельсина-приемника, то это отразится на его работе.

Схемы, возможные для работы обоих режимов, делятся на три группы:

Датчик и один приемник.
Датчик с многими приемниками.
Один приемник и два датчика.

Конструктивные особенности

Моторы по устройству можно разделить на два вида:

Контактные с обмоткой ротора, соединенной с внешней цепью с помощью контактных колец и щеток.
Бесконтактные, не имеющие контактных элементов.

Контактные

Их устройство аналогично конструкции асинхронных маломощных электродвигателей с фазным ротором. Статор (1) и ротор (2) являются неявнополюсными, вследствие чего обе обмотки (3, 4) являются распределенными. Возбуждающая обмотка находится на роторе. Питание к этой обмотке подходит по двум кольцам (5).

Некоторые модели сельсинов выполнены с ротором и статором, имеющим явно выраженные полюсы. Это дает возможность увеличить момент синхронизации. В качестве недостатка контактных видов сельсинов следует назвать наличие контактных элементов (колец).

Бесконтактные сельсины

В сельсинах, не имеющих контактных компонентов, обе обмотки находятся на статоре. Ротор выполнен в виде цилиндра (6) из материала с ферромагнитными свойствами. Ротор разделен на два изолированных полюса с помощью алюминиевой прослойкой (7).

С торцов сельсина находятся сердечники в виде тора (1), изготовленные из электротехнической листовой стали. Внутренняя часть поверхности сердечников находится над ротором. К наружной поверхности подходят стержни внешнего магнитопровода (4). 1-фазную обмотку возбуждения изготавливают в виде 2-х дисковых катушек (2), находящихся по разным сторонам статора между сердечниками и обмоткой синхронизации.

В процессе функционирования сельсина импульсный магнитный поток замыкается в магнитной системе. При этом он соединяется с 3-фазной синхронизирующей обмоткой на статоре. Штриховой линией на рисунке показан путь замыкания магнитного потока.

Во время поворота ротора меняется позиция оси магнитного потока относительно синхронизирующих обмоток. Вследствие этого электродвижущая сила, возникающая в фазах синхронизирующей обмотки, будет напрямую зависеть от поворота ротора, по аналогии с работой контактных сельсинов.

В качестве недостатка бесконтактных моделей сельсинов можно отметить менее эффективное применение активных материалов. Их вес в 1,5 раза выше контактных конструкций. Это можно объяснить значительными воздушными зазорами. Из-за этого сельсины имеют повышенные токи намагничивания и рассеивающие потоки.

Требования к сельсинам

Динамическая и статическая точность.
Способность к самостоятельной синхронизации в диапазоне одного оборота.
Сохранение заданной точности и свойства самостоятельной синхронизации при повышенных оборотах вращения с несколькими приемниками.

Сельсин | это… Что такое Сельсин?

Система из двух простых сельсинов

Фотография сельсина

Сельсин — индукционная машина системы индукционной связи. Сельсинами (от англ. self-synchronizing) называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации. Сельсин передачи работают по принципу обычной механической передачи, только крутящий момент между валами передаётся не зубьями шестерён, а магнитным потоком без непосредственного контакта.

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом (например, на РЛС — радиолокационных системах с вращающейся антенной). Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи.

Простейший сельсин состоит из статора с трёхфазной обмоткой (схема включения — треугольник или звезда) и ротора с однофазной обмоткой. Два таких устройства электрически соединяются друг с другом одноимёнными выводами — статор со статором и ротор с ротором. На роторы подаётся одинаковое переменное напряжение. При таких условиях вращение ротора одного сельсина вызывает поворот ротора другого сельсина. При повороте одного из сельсинов (сельсин-датчика) на определённый угол в нём наводится ЭДС, отличная от первоначальной. Поскольку сельсины (их роторы) соединены, то эта же ЭДС будет возникать и во втором сельсине (сельсин-приёмнике) и по правилу левой руки он отклонится от первоначального положения на тот же угол.

Содержание

1 Типы и режимы работы
- 1.1 Трёхфазные сельсины
- 1.2 Однофазные сельсины
2 Недостатки, решения
3 См.также
4 Литература

Типы и режимы работы

Сельсины и системы дистанционной передачи угла поворота подразделяются на две группы: трёхфазные силовые и однофазные.

Трёхфазные сельсины

Трёхфазные сельсины применяются в системах, где требуется обеспечить синфазное и синхронное вращение двух двигателей (валов), находящихся на расстоянии друг от друга.

Однофазные сельсины

Однофазные сельсины могут работать в двух режимах.

Индикаторный режим. Сельсин-датчик принудительно поворачивается на определённый угол, а сельсин-приёмник устанавливается в соответствующее ему положение.
Трансформаторный режим. Сельсин-датчик принудительно поворачивается на определённый угол, а на выходе сельсин-приёмника формируется напряжение, являющееся функцией угла рассогласования между ними.

Однофазные индикаторные сельсины электровоза ВЛ80

Для обоих режимов существуют схемы включения:

парная (датчик и приёмник),
многократная (датчик и несколько приёмников),
дифференциальная (два датчика и приёмник).

Недостатки, решения

Невысокая точность синхронизации, когда сельсин находится под нагрузкой. Для этого в передающей цепи применяют пару сельсинов — «грубый» и «точный» (последний установлен через редуктор и за один оборот основного вала делает несколько оборотов). Если сигнал с грубого сельсина слабее некоторого порога, автоматика передаёт в линию сигнал с точного.

Не нагруженный исполнительными механизмами сельсин колеблется с частотой переменного тока — приходится использовать демпферы.

В современных устройствах сельсины всё чаще заменяются энкодерами. И только там, где простота, надёжность и ремонтопригодность важнее точности (например, в авиации), сельсины всё ещё остаются незаменимыми.

См.также

LVDT
RVDT

Литература

Арменский Е. В., Фалк Г. Б. Электрические микромашины: Учебн. пособие для студентов электротехнических специальностей вузов. — 3-е, перераб и доп. — М.: Высшая школа, 1985. — 231 с. — 22 000 экз.
Электротехнические изделия / Под общ. ред. профессоров МЭИ (Гл. ред. И. Н. Орлов). — М: Энергоатомиздат, 1986. — 712 с.
Электровоз ВЛ80С. Руководство по эксплуатации / Н. М. Васько. — М: Транспорт, 2001. — 454 с.

GE Selsyns Электромеханические устройства | Детали GE Renewal из PSC

Сельсины представляют собой электромеханические устройства, которые передают угловые данные между двумя или более удаленными точками. Данные могут быть представлены в виде точного механического положения или в виде электрического сигнала.

Большинство применений связаны с измерением и индикацией положения; однако усиление внимания к автоматизации привело к тому, что сельсины стали использоваться для управления, а также для индикации.

Приложения

Производственные предприятия
Перерабатывающие предприятия
Муниципальные коммунальные службы
Сталелитейные заводы

Решение PSC

Запчасти, многие из которых были проданы компанией Electric Super Center General с тех пор, как компания Electric Super Center имеет лицензию на склад и поставку.

начало 1900-х годов. У нас есть самые распространенные передатчики, приемники и индикаторы.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы сообщить о своих требованиях к сельсинам GE: [email protected].

Первичные сельсины на 115 В, 5%
Вторичные сельсины на 57,5 или 48 В; 60 или 50 Гц
Варианты вертикальной установки с поднятым или опущенным шкивом
Доступно несколько операций
Доступны индикаторы диаметром 4 или 8 дюймов

Selsyn, преобразователь, крутящий момент 2,6 унции дюйма, точность 1 градус, 40 В, 200 об/мин макс.

2J55VB30, ГЭ | Промышленные средства управления

Промышленные средства управления — Selsyns

ПЕРЕДАТЧИК SELSYN

Позвоните, чтобы узнать цену

Посмотреть детали детали

2J55VB37, ГЭ | Промышленные средства управления

Промышленные средства управления — Selsyns

SELSYN

Позвоните, чтобы узнать цену

Подробнее о детали

1 — 10 из 98 позиций

История и технологии — Сельсины и синхронизаторы

Рис. системы, в которой генератор и двигатель соединены проводом таким образом, что угловой вращение или положение в генераторе воспроизводится одновременно в мотор. Генератор и приемник еще называют, передатчик и приемник.

Примерно в 1942 или 43 году термин синхрон стал общепринятым. термин, заменяющий слово, сельсин. Рисунок 1 представляет собой электрическую схему. синхронизирующего устройства.

Эти устройства работают от переменного тока, обычно 115 вольт. Статор имеет 3 электрические катушки, намотанные в статоре на 120°. механические градусы друг от друга или по вращению, как вы предпочитаете. Три катушки соединены с центральным отводом, как показано на рисунке. Приведены три поводка вывод в клеммную коробку снаружи устройства и маркировку S1, S2, и С3. Представляет катушки статора 1, статора 2 и статора 3. Статор монтируется так, что его положение фиксируется вручную, а его положение не может быть легко изменено. Он остается на месте. Ротор, это как раз то, что подразумевает ротор, он может вращаться и обычно устанавливается на шарикоподшипники, хотя некоторые оригинальные сельсины имели втулку подшипники. Ротор имеет одну электрическую обмотку. Его два конца заканчиваются двумя контактными кольцами. Угольные щетки едут на двух скользящих кольца для подключения питания к ротору, когда он вращается. Два провода есть выведены из устройства, из щеток и оканчиваются на той же клемме коробка в качестве статорных проводов. Эти два провода обозначены R1 и R2. 115 В переменного тока подключено к R1 и R2 для рабочего питания. Когда ротор физически вращается так, что его обмотка выстраивается механически, и электрически с катушкой S1, как показано на рис. 1. Выходное напряжение между S2 и S3 будет 52 В переменного тока. Выходное напряжение, измеренное между S1 и S2, а также между S1 и S3 будут 78 В переменного тока. Это тогда считается нулевой точкой устройства. При вращении ротора напряжения на клеммах S1, S2 и S3 изменяются в зависимости от вращения. Когда катушка ротора совпадает с катушкой S2 или S3, выходное напряжение перемещается, но то же самое, но на разных терминалах, как при выравнивании с катушкой S1. Чтобы это устройство представляло для вас ценность, вы подключаете другое идентичное устройство таким образом, чтобы провода S1 каждого устройства соединены друг с другом, а также провода S2 и S3 обоих устройств. См. рис. 2.

Рисунок 2.

Провода ротора R1 и R2 обоих устройств подключены к одному и тому же Источник питания 115 В переменного тока. При включении питания ротор одного устройства удерживается, ротор второго устройства будет механически выровняться с первым устройством. Итак, теперь у вас есть два устройства, которые могут быть расположены на некотором расстоянии друг от друга, и вращение одного устройства вызовет как вращение во втором устройстве. Это как с резиновым валом. Устройства идентичны и имеют то, что называется «подобно проводному» внутри. Это означает, что электрические обмотки в каждой заделаны и промаркированы. чтобы они были идентичны по механическому и электрическому расположению.

Первое устройство, которое вы собираетесь вращать, называется передатчиком. Второе устройство называется приемником, хотя оно идентично на первое устройство. Теперь наденьте циферблат на вал передатчика. который читает 360 градусов и выстраивает его на стационарной отметке в нуле чтение градусов на циферблате. На приемнике расположите аналогичный циферблат и совместите его с неподвижной отметкой на отметке нуля градусов на циферблате. Теперь, когда вы поворачиваете циферблат передатчика на различные показания градусов вы выбрали, приемник будет следовать и выравниваться по тем же показаниям. Таким образом, два устройства вместе могут точно измерять и передавать механические вращение, электрически без механической связи между две точки и могут быть на некотором расстоянии друг от друга.

Эти устройства не обладают большой мощностью. Обо всем, что они могут сделать, это переместить диск или кулачок с очень небольшой нагрузкой. Тем не менее, камера может перемещать набор электрических контактов, что приводит к активации и управление очень большими двигателями, которые можно использовать для питания очень больших вещей.

Есть две проблемы, которые есть у вышеуказанного устройства, как я описал это. Но это начало в понимании устройства. Как описано выше, устройство немного коряво.

Что такое сельсин и принцип его работы