Лабораторная работа 2 цель работы




Скачать 313.67 Kb.
НазваниеЛабораторная работа 2 цель работы
страница1/3
Дата08.11.2012
Размер313.67 Kb.
ТипЛабораторная работа
  1   2   3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

  1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование влияния различных факторов на величину синхронизирующего момента и точность работы сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах.

Основные сведения о работе сельсинов в индикаторном режиме. Указания по подготовке к лабораторной работе.

Для передачи на расстояние информации об угловом (или линейном, преобразованном в угловое) перемещении какого-либо регулирующего органа, чаще всего используют электрическую систему синхронной связи, которая, в простейшем случае, представляет из себя две электрические машины, одна из которых задаёт угловое перемещение (датчик) другая (приёмник), связанная с датчиком только электрически через линию связи, принимает передаваемую величину перемещения. Электрические машины, используемые в такой системе (сельсины) обладают способностью самосинхронизации и работают в индикаторном режиме. В индикаторном режиме необходимо строго следящий режим, который возможен только при отсутствии силовой нагрузки на валу, поэтому сельсин-приёмник, как правило, имеет незначительный момент сопротивления на валу (например уравновешенная стрелка) и самостоятельно отрабатывает угол, не требуя дополнительных усилительных устройств.

Принцип работы сельсинов в индикаторном режиме.

Образование синхронизирующего момента.

Простейшая индикаторная система синхронной связи приведена на рис.1. Обмотки возбуждения двух совершенно одинаковых сельсинов - датчика и приёмника - включены в однофазную сеть переменного тока. Трёхфазные обмотки синхронизации соединены между собой линией связи.

Переменные токи, протекающие по обмоткам возбуждения, создают пульсирующие магнитные потоки Фвд и Фвп , (здесь и в дальнейшем подстроченные индексы «д и п» обозначают соответственно сельсин- датчик и сельсин -приёмник).Если пренебречь падением напряжения на активных сопротивлениях обмоток возбуждения и их потоками рассеяния, то величина потоков Фвд и Фвп практически пропорциональны напряжению сети U1

Фвд= Фвп ≈ Ев = U1 = Uв

Эти пульсирующие во времени потоки наводят в каждой из фаз обмоток синхронизации датчика и приёмника электродвижущие силы

Е, Е, Е и E1п, Е2п, Е3п

Величина ЭДС зависит от положения фазы обмотки синхронизации относительно обмотки возбуждения. ЭДС в фазе максимальна (равна Ефм), когда её ось совпадает с осью обмотки возбуждения. В этом случае фаза имеет наибольшую магнитную связь с обмоткой возбуждения.

Ефм=4,44 f w kw Фв (1)


где: f - частота сети;

w - число витков в фазе

kw - обмоточный коэффициент



рис.1

Простейшая индикаторная схема синхронной связи



рис.2

Векторная диаграмма сельсина – приёмника при разомкнутой линии связи.

Если сельсин - датчик и сельсин - приёмник подобны, то ЭДС Ефм в обмотках синхронизации датчика и приёмника будут одинаковыми.

Поскольку фазы обмоток синхронизации смещены в пространстве друг относительно друга на 120°, ЭДС в фазах датчика и приёмника

Е1.д.п= Ефм cos αд.п;

E2д.пфм cos(αд.п.-120º); (2)

Е3д.п= Ефм cos(αд.-240°).


Приведённые выше соотношения удобно записать в виде

Eкдфмcos[αд-(k-1)12O°];

(3)

Екпфмcos[αп-(к-1)120º].

где: к = 1,2,3, - номера фаз обмоток синхронизации;

αд - угол между осями первой фазы обмотки синхронизации и обмотки

возбуждения сельсина - датчика;

αп- то же - сельсина приёмника.

Если фаза обмоток синхронизации датчика и приёмника расположены одинаково относительно соответствующих обмоток возбуждения (αдп), то в соединенных между собой линией связи обмотках синхронизации приёмника и датчика индуктируются одинаковые токи и направлены встречной ЭДС. Эти ЭДС уравновешивают друг друга, в цепи обмоток синхронизации ток отсутствует. Такое положение роторов сельсинов называют согласованным.

При отсутствии токов в обмотках синхронизации для каждого из сельсинов мы можем построить векторную диаграмму, например для СП, приведённую на рис. 2. Обратим внимание на то, что все векторы ЭДС в обмотках синхронизации сельсинов имеют одинаковую фазу, поэтому в дальнейшем можно пользоваться скалярными величинами.

Если ротор датчика повернуть на некоторый угол и вывести из согласованного положения, то равновесие ЭДС, индуктированных в одноимённых обмотках синхронизации, нарушится. При появлении угла рассогласования θ = αдп в контурах, образованных фазами датчика и приёмника, появляются неуравновешенные ЭДС ∆Ек:

Ек = Екп – Екд = 2 Ефмsin[(αдп )/2 - (к -1)120°] sinθ/2.

которые вызывают уравнительные токи:

lk= ∆Ек / 2Zф= Ефм/Zф sin[(αдп)/ - (к -1)120°] sinθ/2 (4)

где: Zф= Zд+1/2 Zл= Zп+1/2 Zл

ZД- полное сопротивление фазы сельсина датчика;

Zп - полное сопротивление фазы сельсина приёмника;

Zл - полное сопротивление фазы линии связи.

В результате взаимодействия уравнительных токов обмоток синхронизации и потоков возбуждения возникают синхронизирующие моменты. Под действием синхронизирующего момента ротор приёмника поворачивается и приходит в согласованное с ротором датчика положение.

Воспользуемся методом двух реакций и разложим МДС трёхфазной обмотки синхронизации на две составляющие по осям d и q (рис.3) , где продольная ось d совпадает с осью обмотки возбуждения сельсина.

FΣ=Fd+Fq






рис.3

К расчёту МДС и трёхфазнойй обмотки синхронизации в осях d и q


МДС фаз, созданные уравнительными токами обмоток синхронизации сельсинов, направлены по осям соответствующих фаз и их величина на пару полюсов определяется соответствующим значением уравнительного тока

Fk=1.8 Ikw kw

Подставляя значения тока Ik из (4) найдём результирующую МДС сельсина, которая действует по продольной оси Fd.

Для сельсина – приёмника


Fdm=Σ Fk cos[αп-(k -1)120°] = F1 cosαп + F2п-120°) + F3 ( αп-240°).


После преобразования и подстановок получим:


Fdm=3/4 Fm(1-cosθ), (5)

где Fm=1,8 w kw Ефм/ Zф


Складываем проекции МДС фаз на поперечную ось, получаем МДС сельсина -приёмника, действующую по поперечной оси


Fдп= Σ Fk sin[αп-(k -1)120°] =3/4 Fmsinθ, (6)

Аналогичные преобразования можно сделать и для сельсина – датчика




Fdд=3/4 Fm (1-cosθ),

(7)

Fqд = -3/4 Fmsinθ,



рис.4

Образование синхронизирующего момента


Представим МДС в виде двух контуров с токами ( рис.4). Продольные составляющие МДС обмоток синхронизации направлены навстречу МДС обмоток возбуждения и стремятся уменьшить поток возбуждения, вызывая тем самым, увеличение тока возбуждения ( аналогично трансформаторам при работе под нагрузкой). При малых углах рассогласования , с которыми обычно работают сельсины, размагничивающее действие продольных составляющих невелико и они практически не оказывают влияния на работу сельсинов. По этой же причине незначителен и синхронизирующий момент Md , созданный в результате взаимодействия продольной

Синхронизирующие моменты сельсинов возникают практически только от поперечных составляющих МДС обмоток синхронизации сельсинов Fqд и Fqп. Разные знаки в уравнениях поперечных МДС (7) означают, что моменты в датчике и приёмнике имеют противоположные направления (рис. 1). В датчике момент действует против направления поворота ротора , в приёмнике- согласно, стремясь повернуть его ротор в согласованное с датчиком положение.

Синхронизирующий момент можно представить как результат взаимодействия потока продольной оси Фd с поперечной МДС Fq . Учитывая слабое влияние продольной МДС на результирующий поток, можно сказать, что Фdв. Тогда


Мс= С[Фвх Fq ] .


Мгновенное значение синхронизирующего момента для приёмника


mc = С ФBm sin ωt 3/4 Fm sin θ sin (ωt + ψ).


Здесь ψ - временной угол сдвига между векторами потока возбуждения и МДС обмотки синхронизации. Преобразуем полученное выражение к виду, удобному для анализа


mc = 1/2C 3/4ФBm Fm sin θ [cos ψ - cos (2ωt - ψ). (8)


В качестве действующего момента на валу сельсина считают его среднее значение, которое равно

Мc =3/8 С Фвm Fm sin θ cos ψ. (9)


т.к. второй член уравнения за время целого периода обращается в нуль.


Преобразуем соотношение (9) следующим образом. Подставим в (9) выражения ФB из (1) в Fm из (5) и учитывая, что


Zф =√R2ф2ф, ψ = π/2 + ψ = π/2 + arcsin Хф/ Rф

получим

Мс = C1/f1 Е2фm Хф sin θ/ R2ф+ Х 2ф,


где C1 = 0,5 103Н см.

В приведённом выражении сопротивления Rф и Хф зависят от угла рассогласования. При малых углах рассогласования , когда результирующая МДС обмоток синхронизации сельсина FΣ направлена практически по поперечной оси, можно считать, что Rф = R'q, и Хф = Xq т.е. полным активному и индуктивному сопротивлениям сельсинов по поперечной оси, включающим как собственные сопротивления фазы и линии связи, так и приведённые к её числу витков сопротивления дополнительных обмоток , например электрического демпфера.

Выражение (10) используется для практических расчётов, когда θ<(1О-15)° . При больших значениях угла рассогласования необходимо учитывать размагничивающее действие продольной составляющей МДС. В этом случае Zф определяется параметрами не только по поперечной, но и по продольной осям. Зависимость синхронизирующего момента в этом случае отличается от синусоидальной кривой. Характер кривой зависит от соотношения параметров по продольной и поперечной осям.

Работа сельсинов в трансформаторном режиме.

Простейшая трансформаторная система синхронной связи состоит из двух сельсинов - приёмника и датчика (рис. 5). Однофазная обмотка возбуждения сельсина датчика подключается к сети переменного тока. Ток этой обмотки наводит ЭДС в фазах датчика по аналогии (2). Величина которых зависит от расположения фаз обмотки синхронизации относительно обмотки возбуждения.



рис.5

Схема включения сельсинов в трансформаторном режиме


Под действием ЭДС в соединённых между собой фаз обмоток синхронизации СД и СП возникают токи , величина которых зависит от величины ЭДС полным сопротивлениям фаз датчика ZA, приёмника Zn и сопротивления линии 2Л Считая, что фазы обмоток синхронизации датчика и приёмника имеют одинаковые сопротивления и включают в себя каждое по половине сопротивления линии:

Zф= Zд+1/2 Zл=Zп+1/2 Zл.

получим: Iфф/2 Zф

Эти токи, притекая по фазам синхронизации приёмника, создают пульсирующие магнитные потоки, пропорциональные МДС фаз и направлены по их осям. Потоки фаз приёмника складываются, образуют результирующий магнитный поток Фп обмотки синхронизации приёмника, направленный под некоторым ( зависящим от рассогласования ) углом к выходной обмотке приёмника. Поток Фп , пульсируя с частотой сети, наводит в выходной однофазной обмотке приёмника ЭДС - выходное напряжение приёмника Uвых.

Согласованное положение сельсинов в трансформаторной системе синхронной связи называется такое положение роторов, при котором выходное напряжение приёмника Uвых равно нулю.

Это положение отличается от согласованно положения сельсинов в индикаторной схеме поворотом ротора сельсина - приёмника на 90°. Следовательно за начало отчёта углов принимаем точку на оси , перпендикулярной оси выходной обмотки (рис.5).

Продольную составляющую МДС приёмника FdП , направленную по оси выходной обмотки и создающая поток ФdП , наводящий выходную ЭДС , находится при проектировании на продольную ось d отдельных фаз приёмника:


Fdп= Fа sin αп + Fb sin(αп-120º) + Fс sin(αп-240º). (10)


После преобразования получим: Fdп= - (3/2) Fаь sinθ

Продольная составляющая МДС приёмника определяет величину продольного потока ФdП, который наводит ЭДС в выходной обмотке приёмника :

Евых=4,44 f w kw ФdП


Так как Евых= ФdП, a ФdП= FdП, следовательно выходная ЭДС изменяется по тому же закону ,что и FdП.

Евыхвых max sinθ.

Таким образом, выходная ЭДС приёмника зависит от синуса угла рассогласования θ. В согласованном положении она равна нулю и достигает максимума при 0=90°.

Проектируя МДС фазы приёмника на поперечную ось q , перпендикулярную оси выходной обмотки, находим поперечную МДС приёмника

Fqп= Fа cos αп + Fbcos (αп-120º) + Fccos (αп-240º). (11)


После преобразований получаем:


Fqп= (3/2) Fфm cosθ.


Поперечный поток ФqП, создаваемый МДС Fqп , перпендикулярен оси выходной обмотки приёмника и теоретически не должен наводить в ней ЭДС. Однако в силу паразитных магнитных связей, возникающих из-за наличия несимметрии магнитной системы сельсина - приёмника поперечный поток всё же наводит некоторую незначительную ЭДС в выходной обмотке приёмника. Эту небольшую ЭДС (0,1 -0,3В) называют остаточной. Наличие остаточной ЭДС совершенно нежелательно. Её стараются свести к минимуму - главным образом за счёт лучшего качества изготовления сельсинов.

Сельсин - приёмник в трансформаторной системе синхронной связи самостоятельно не отрабатывает заданный датчиком угол ад , а лишь вырабатывает ЭДС выходной обмотки, изменяющуюся по закону синуса от угла рассогласования θ.

В отличие от индикаторной системы синхронной связи по проводам линии связи трансформаторной системы всегда, даже в согласованном положении, протекают токи. Это ограничивает количество приёмников, которое может быть подключено к одному датчику. При увеличении количества приёмников в трансформаторной системе датчик сильно перегревается.

  1   2   3

Похожие:

Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа №5. Эксперимент лабораторная работа №6 Раздел II. Эмпирические исследования познавательных процессов. Ощущения и восприятие лабораторные работы №7-9: Методика «Специфика восприятия»
Цель: Выявление типов поведения студентов (коллег) в дискуссии (наблюдение по схеме Р. Бейлза)
Лабораторная работа 2 цель работы iconКонтрольная работа №3 Лабораторная работа 5
Цель лабораторной работы – освоить основные способы работы со стеками и очередями
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа «Графы» Цель работы
Цель работы – реализовать алгоритмы обработки графовых структур: поиск различных путей, проверку связности, построение остовых деревьев...
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа обработка списков цель работы
Цель работы – изучение механизма рекурсивного вывода на примерах разработки процедур обработки списков
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа №6 Автоматизация работы текстового процессора Microsoft Word. Работа с большим (структурированным) документом
Цель работы: изучение возможностей автоматизации работы в текстовом редакторе Microsoft Word, работы со сносками, методов создания...
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа №2
Цель работы: изучить основы работы и создания проектной документации в среде Visio 2007
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа №9 фотоколориметрический анализ
...
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа Правила работы с вычислительной установки Лабораторная работа Работа с клавиатурой
Лабораторный практикум по информатике представляет собой учебно-практическое издание для студентов педагогического вуза непрофильных...
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа №1 интерполирование функций. Интерполяционные формулы ньютона. Цель работы
Цель работы: используя интерполяционную формулу, найти значение функции в точке, не являющейся табличной, и оценить погрешность метода...
Лабораторная работа 2 цель работы iconЛабораторная работа №7 Приоритеты потоков
Цель работы: исследовать значение приоритета потоков для их синхронизации в системе с псевдопараллельным режимом работы
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница