Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Сельсин — это электрическая микромашина переменного тока, обладающая свойством самосинхронизации и служащая для синхронной дистанционной передачи угла поворота между механически не связанными валами. Ниже разобрано, как работает сельсин: как устроены обмотка возбуждения и обмотка синхронизации, как пульсирующий магнитный поток наводит ЭДС в фазах связи, чем различаются индикаторный и трансформаторный режимы, от чего зависит погрешность и где сельсины применяются.
Пара сельсинов образует систему синхронной связи: один аппарат работает датчиком (задаёт угол командным валом), другой — приёмником (воспроизводит этот угол на исполнительном валу). Между ними — только электрическая линия связи, без механического соединения. Термины и определения для таких машин закреплены в действующем стандарте ГОСТ 27471-87, а условные обозначения — в ГОСТ 23264-78.
Сельсины предназначены для синхронного и синфазного поворота или вращения малонагруженного исполнительного вала, механически не связанного с командным валом, а также для дистанционной передачи показаний и измерения угла рассогласования в следящих системах. Передача угловой величины происходит плавно, а связь между датчиком и приёмником осуществляется только по проводам линии связи.
Само слово образовано от английского self-synchronizing — самосинхронизирующийся. Это свойство означает, что при повороте ротора датчика ротор приёмника автоматически отрабатывает такой же угол. По роду питания различают однофазные сельсины (наиболее распространены) и трёхфазные силовые; последние конструктивно подобны асинхронным двигателям с фазным ротором и применяются редко из-за неравенства синхронизирующих моментов при повороте ротора.
Ключевая функция сельсина — превратить механический угол поворота вала в согласованный электрический сигнал и обратно, без жёсткой механической передачи между осями.
Однофазный сельсин по устройству близок к асинхронной микромашине. Статор и ротор набирают из листов электротехнической стали, поскольку магнитное поле переменное. На магнитопроводах размещают две обмотки: обмотку возбуждения (однофазную) и обмотку синхронизации, выполненную по типу трёхфазной.
Двухполюсность принципиальна: при большем числе полюсов ротор имел бы несколько устойчивых положений в пределах оборота, что для передачи угла недопустимо. Обмотку возбуждения обычно выносят на ротор, чтобы уменьшить число контактных колец и повысить надёжность.
В контактных сельсинах одна обмотка расположена на роторе, и связь с ней идёт через скользящие контакты — контактные кольца и щётки. Число колец зависит от того, какая обмотка на роторе: два кольца при обмотке возбуждения на роторе и три — при обмотке синхронизации на роторе. Скользящий контакт имеет нестабильное переходное сопротивление, что снижает точность и надёжность.
В бесконтактных сельсинах скользящие контакты отсутствуют: питание к обмотке возбуждения передаётся через кольцевой (переходный) трансформатор либо применяется тороидальная магнитная система. Это повышает надёжность за счёт худшего использования активных материалов.
Переменный ток в обмотке возбуждения создаёт пульсирующий магнитный поток, который наводит ЭДС в трёх фазах обмотки синхронизации. Величина ЭДС каждой фазы зависит от углового положения ротора относительно осей этих фаз. Обмотки синхронизации датчика и приёмника соединены линией связи одноимёнными выводами.
Когда роторы датчика и приёмника занимают одинаковое положение (согласованное положение), ЭДС одноимённых фаз равны и направлены встречно. В этом случае токи в линии связи не протекают, а электромагнитные моменты равны нулю — система в покое.
Mmax · sinθ
При повороте ротора датчика появляется угол рассогласования, ЭДС одноимённых фаз становятся неодинаковыми, и по обмоткам синхронизации протекают токи. Взаимодействуя с потоком возбуждения, они создают в датчике и приёмнике моменты противоположного направления, которые стремятся свести рассогласование к нулю — ротор приёмника отрабатывает угол датчика.
Однофазные сельсины работают в двух основных режимах, различающихся схемой включения и назначением.
Обе обмотки возбуждения — датчика и приёмника — подключены к общей сети переменного тока, обмотки синхронизации соединены линией связи. Ротор приёмника не заторможен и механически отрабатывает угол датчика за счёт синхронизирующего момента. Режим применяют при малом моменте сопротивления на ведомой оси — например, когда приёмник поворачивает стрелку или шкалу указателя.
К сети подключена только обмотка возбуждения датчика. Её пульсирующий поток наводит ЭДС в обмотке синхронизации, токи которой создают в приёмнике результирующий магнитный поток. Обмотка возбуждения приёмника служит выходом: снимаемое с неё напряжение является функцией угла рассогласования. В согласованном положении оси обмотки возбуждения приёмника и результирующего потока взаимно перпендикулярны, и выходное напряжение равно нулю.
Umax · sinθ
Полученный сигнал через усилительно-преобразовательное устройство управляет исполнительным двигателем, который поворачивает объект и ротор приёмника до нового согласованного положения. Поэтому трансформаторную схему применяют, когда на ведомой оси есть значительный момент сопротивления. Сельсины для этого режима выполняют неявнополюсными: это снижает высшие гармоники в кривой ЭДС и повышает точность.
Реальный сельсин передаёт угол с некоторой погрешностью. Её вызывают электрическая, магнитная и механическая асимметрия датчика и приёмника, обусловленные технологическими причинами, влияние высших гармоник в кривой намагничивающей силы, сопротивление линии связи, изменение напряжения питающей сети. В индикаторном режиме добавляется влияние трения в опорах и щётках, в трансформаторном — тормозного момента на валу приёмника.
Погрешность передачи угла зависит от класса точности сельсина и ориентировочно составляет от долей градуса до нескольких градусов. Точность нормируется классами точности по действующей нормативной документации.
В трансформаторном режиме допустимые погрешности меньше, чем в индикаторном: точность здесь определяется только магнитной и электрической симметрией машины, а не паразитными моментами на валу.
При значительном удалении датчика от приёмника сопротивление линии связи становится соизмеримым с сопротивлением обмоток синхронизации и заметно влияет на точность. Это учитывают при проектировании протяжённых линий.
Дифференциальный сельсин имеет трёхфазные обмотки и на статоре, и на роторе; конструктивно он подобен асинхронному двигателю с фазным ротором. Его включают между двумя сельсинами-датчиками. Магнитные потоки, наведённые в обмотках синхронизации потоками возбуждения двух датчиков, поворачивают ротор дифференциального сельсина на угол, равный сумме или разности углов поворота датчиков — в зависимости от направления их вращения.
Это позволяет получать на одном валу алгебраическую комбинацию двух передаваемых углов, что используют в схемах суммирования и вычитания угловых координат.
Сельсины применяют там, где угол поворота или положение нужно передать на расстояние без механической связи валов.
Режим определяется нагрузкой на ведомой оси: при малом моменте — индикаторный, при значительном — трансформаторный со следящим приводом. Для повышения надёжности предпочтительны бесконтактные сельсины, не имеющие скользящих контактов. При высоких требованиях к точности учитывают класс точности, длину и сопротивление линии связи, стабильность напряжения и частоты питания.
Переменный ток в обмотке возбуждения создаёт пульсирующий магнитный поток, наводящий ЭДС в трёх фазах обмотки синхронизации. Обмотки синхронизации датчика и приёмника соединены линией связи. При рассогласовании роторов возникают токи и синхронизирующие моменты, которые поворачивают ротор приёмника вслед за ротором датчика до согласованного положения.
Из однофазной обмотки возбуждения и обмотки синхронизации, выполненной по типу трёхфазной: три обмотки смещены в пространстве на 120° и соединены в звезду. Сельсин выполняют двухполюсным для самосинхронизации в пределах одного оборота.
В индикаторном режиме обмотки возбуждения обоих сельсинов подключены к сети, а ротор приёмника сам отрабатывает угол — это годится при малой нагрузке. В трансформаторном к сети подключена только обмотка возбуждения датчика, а с обмотки приёмника снимается напряжение, пропорциональное синусу угла рассогласования; оно управляет приводом следящей системы при значительной нагрузке.
В контактном одна обмотка находится на роторе, и связь с ней идёт через контактные кольца и щётки (два или три кольца в зависимости от того, какая обмотка на роторе). В бесконтактном скользящих контактов нет — питание передаётся через кольцевой трансформатор или тороидальную магнитную систему, что повышает надёжность.
От электрической, магнитной и механической асимметрии, высших гармоник, сопротивления линии связи, колебаний напряжения сети, а также трения (в индикаторном режиме) и тормозного момента (в трансформаторном). Погрешность нормируется классом точности; трансформаторный режим точнее индикаторного.
Он поворачивает свой ротор на угол, равный сумме или разности углов двух сельсинов-датчиков, и применяется в схемах алгебраического сложения и вычитания угловых координат. Конструктивно он подобен асинхронному двигателю с фазным ротором и имеет трёхфазные обмотки на статоре и роторе.
В системах дистанционной передачи угла и индикации положения, в следящих системах, для синхронизации механически не связанных валов и для суммирования угловых координат. Датчик задаёт угол, приёмник его воспроизводит.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.