WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

«Кафедра «Управление и информатика в технических системах» В. Б. Давыдюк УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ УГЛА Рекомендовано редакционно-издательским советом ...»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ

СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра «Управление и информатика в технических системах»

В. Б. Давыдюк

УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ УГЛА

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в

качестве методических указаний

для студентов специальности

«УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ

СИСТЕМАХ»

Москва - 2008 УДК 621.318. 43.001.24(075.8) Д- 13

Давыдюк В. Б. Устройства дистанционной передачи угла:

Методические указания к лабораторной работе. - М.: МИИТ, 2008. - 23 с.

Работа посвящена экспериментальному исследованию характеристик и погрешностей системы передачи угла на сельсинах.

О Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2008 ВВЕДЕНИЕ В связи с интенсивным внедрением автоматизированных сис­ тем управления, микропроцессорной техники, систем сбора, передачи, хранения и обработки информации в различных отраслях промышлен­ ности и транспорта существенно увеличилась роль систем и средств отображения информации (СОН), с помощью которых осуществляется взаимодействие технического персонала с объектами контроля и управления.

В зависимости от принципа действия устройства отображения информации (УОИ) классифицируются следующим образом:

1) электромеханические и электромагнитные устройства (одно или многокоординатные автоматические компенса­ торы, использующие принцип следящего уравновешива­ ния, автоматические потенциометры и автоматические мосты, в основу работы которых положен компенсацион­ ный метод измерения сигнала, осуществляемый электро­ механической следящей системой [Л 1]

2) видеотерминалы на электронных лучевых трубках, газо­ разрядных, люминесцентных и светодиодных панелях.

В данной работе рассматриваются схемы и характеристики систем отображения информации первой группы, построенных на элементах дистанционной передачи угла, в качестве которых исполь­ зуются сельсины, синусно - косинусные поворотные трансформаторы.

1. Системы передачи угла на сельсинах.

Сельсин является электрической машиной переменного тока, статор и ротор которой набирается из тонких листов электротехниче­ ской стали.

Однофазная обмотка возбуждения (ОВ) в малогабаритных сельсинах используемых в системах передачи угла размещается в пазах ротора, трёхфазная обмотка, соединяемая по схеме «звезда» и назы­ ваемая обмоткой синхронизации (ОС), находится в пазах статора (рис.1) Рис. 1. Конструкция сельсина: 1 -

–  –  –

Схема передачи угла построена на двух сельсинах, один из ко­ торых называют сельсином - датчиком (СД), другой - сельсином приёмником (СП) (рис. 2 а).

Рис. 2. Схема передачи угла на сельсинах:

а) схема соединений;

б) разложение МДС на продольную и поперечную составляющие;

в) зависимость синхронизирующего момента от угла рассогласования 0 К однофазной обмотке ротора СД и СП подводится напряже­ ние питания переменного тока: одноимённые выводы синхронизи­ рующих обмоток ( S,, S 2, S 3) соединяются трёхпроводной линией связи. При этом СД и СП могут находится на значительном расстоянии (десятки и сотни метров).

Пульсирующий магнитный поток, создаваемый протекающим по обмоткам ротора переменным током, пронизывает обмотки статора, создавая в них ЭДС переменного тока той же частоты, что и питающее напряжение.

При отличных угловых положениях роторов СД и СП магнит­ ные потоки по разному ориентированы относительно фазных обмоток статоров СД и СП. Наводимая в фазных обмотках статоров ЭДС про­ порциональна косинусу углов между осями обмоток статора и направ­ лением магнитного потока ротора, зависящего от его углового положе­ ния.

При этом величины ЭДС в обмотках статоров сельсина - датчика и сельсина - приёмника равны:

–  –  –

где а и /3 - углы поворота роторов СД и СП относительно вертика­ ли, Е Шкс ‘ максимальное значение ЭДС при совпадении оси фазной обмотки и направления магнитного потока ротора (или оси об­ мотки ротора).

Для того, чтобы пояснить принцип действия схемы на рис. 2 а, предположим, что средние точки статорных обмоток СД и СП соеди­ нены нулевым проводом (пунктирная линия); в реальных схемах нуле­ вой провод отсутствует, т. к. независимо от величины углов а и /3 всегда ток 1() — 0 ).

Согласно второму закону Кирхгофа для каждого из трёх контуров можно выразить токи в линиях связи и обмотках ро­ торов следующим образом:

–  –  –

Продольная составляющая н. с. приёмника (аналогично, и дат­ чика) действует размагничивающим образом на основное поле сельси­ на, создаваемое магнитным потоком ротора, и характеризует продоль­ ную реакцию ротора.

При этом результирующий магнитный поток ра­ вен:

®d = ( l BWH- F nd)-A d, где I BWB - н. с. обмотки возбуждения; Л а - магнитная проводимость по продольной оси сельсина.

В отличие от продольной н. с. поперечная н. с. не компенсиру­ ется.

После подстановки в (6) выражений (4) и небольших преобразо­ ваний, получим:

–  –  –

ного потока ротора возникает статический синхронизирующий момент на валу ротора сельсина - приёмника. Мгновенное значение момента равно:

= -------- ~ 0 d ' F m[ c o s ^-sin # -cos(2y r-(^ )s in 0] где у/ - временной угол сдвига фаз между векторами Фй и F m, С м

- конструктивный коэффициент.

–  –  –

Аналогичное выражение можно получить и для синхронизи­ рующего момента сельсина - датчика.

Из выражения (9) следует, что синхронизирующий момент от­ сутствует при двух значениях угла рассогласования:

0 = 0° и в = 180°.

Первое значение 0 = 0° соответствует устойчивому равнове­ сию, второе О = 180° - неустойчивому равновесию. Неустойчивость равновесия О = 180° вытекает из анализа (9), (рис. 2, в): если затор­ мозить ротор СД, то при 6 = 0° отклонению ротора СП от согласо­ ванного положения будет препятствовать возникающий на его валу синхронизирующий момент; однако, при рассогласовании на угол 9 = 180° незначительные отклонения ротора от этого положения в ту или другую сторону приведёт к возникновению момента, действующе­ го согласно с силой, вызвавшей это отклонение.

Таким образом сельсин - приёмник будет стремится всегда за­ нять согласованное с сельсином - датчиком положение, при котором угол рассогласования 9 = 0°. Следовательно, схема на рис. 1,а может быть сравнима с «электрическим валом», концы которого, механиче­ ски не связанные, в состоянии равновесия строго синхронизированы.

Изображённая на рис 2а схема относится к индикаторным схе­ мам дистанционной передачи угла, в которых сельсин - приёмник, ус­ тановленный на пульте оператора, осуществляющего контроль за тех­ нологическим процессом, используются как индикатор углового поло­ жения объекта, соосно с которым связан сельсин - датчик.

Угловая информация от объекта может быть одновременно пе­ редана к нескольким приёмникам с помощью схемы, представленной на рис. 3, в которой к одному сельсину - датчику подключены не­ сколько сельсинов - приёмников. В таких схемах используются более мощные сельсины - датчики, рассчитанные на повышенные значения токов.

Важнейшей характеристикой индикаторной схемы является удельный синхронизирующий момент:

–  –  –

ности М, возникающий вследствие дисбаланса нагрузки относи­ тельно оси вращения ротора (стрелка или лёгкий оцифрованный в уг­ ловых единицах диск), необходим соответствующий синхронизирую­ щий момент:

–  –  –

Примерами применения индикаторных схем передачи угла на сельсинах являются устройства передачи угловых положений ворот в системах шлюзования судов, закрылок в оперении самолётов, уровня жидкости в резервуарах, глубины опускания стержней ядерного реак­ тора и др.

Широкое распространение сельсины получили в следящих системах, в которых передача угла сопровождается многократным уве­ личением момента, необходимого для поворота массивного объекта.

Примерами следящих систем являются мощные следящие электропри­ воды для передачи угловых координат радиолокационной станции, астрономическому телескопу, рабочим органам производственного робота и т. п.

В следящих системах пара сельсинов - датчик и приёмник ра­ ботают, в так называемом, трансформаторном режиме.

На рис. 4 представлена одноканальная блок - схема простей­ шей следящей системы.

+ 1, 2 - сельсины (датчик и приёмник), 4 - фазо - чувствительный усилитель постоянного тока, 5 - электродвигатель, 6 - редуктор, 7 - объект (нагрузка).

В отличие от индикаторной схемы передачи угла в схеме на рис. 4 роторная обмотка сельсина - приёмника является источником сигнального напряжения, пропорционального синусу углу рассогласо­ вания 0 = а —Р. Это напряжение усиливается с помощью усилителя и передаётся к двигателю (ДВ), который через редуктор поворачивает нагрузку и ротор сельсина - приёмника до согласованного положения.

–  –  –

оси F. Последняя имеет направление, совпадающее с осью роторной (сигнальной) обмотки сельсина - приёмника. После несложных преоб­ разований результирующая МДС, действующая на поперечной оси, приводится к следующему виду:

Fn4 '= Fnl sin в п + Fn2 sin (в п - 120°) + Fn3 sin(9n + 120°) =

–  –  –

К, Wpn, - конструктивный коэффициент, число витков выходной обмотки; Л - магнитная проводимость.

Рис. 5. Схема замещения системы передачи угла на сельсинах в транс­ форматорном режиме.

Реальная зависимость входной ЭДС от угла рассогласования Е (0 ) несколько отличается от синусной функции. Это объясняется невозможностью на практике обеспечить необходимые характеристики магнитной системы, а также несовершенства технологии изготовления сельсинов.

Поэтому в реальных схемах имеют место статические погреш­ ности отклонения реальной ЭДС Е вых ( в ) от идеальной зависимости ( 16):

–  –  –

обмотке сельсина - приёмника ЭДС Л Е И не обращается в нуль. Уве­ личивая угол рассогласования на величину А О, можно уменьшить до минимума значение А Е В ; однако, полностью нейтрализовать ЭДС А Е В практически не удаётся. Поэтому данное значение ЭДС называ­ ют остаточным напряжением, а угол рассогласования АО - угловой статической погрешностью сельсинов в трансформаторном режиме. В зависимости от класса точности сельсинов угловая статическая по­ грешность находится в пределах от ± 5 ' до ± 3 0 '.

Статическая угловая погрешность следящих систем зависит не только от класса точности сельсинов, но и от удельного выходного напряжения при заданном сопротивлении нагрузки Z )(:

–  –  –

где K vc - коэффициент усиления усилителя.

Из (19) следует, что погрешность в ст обратно пропорцио­ нальна удельному напряжению трансформаторной дистанционной пе­ редачи угла на сельсинах (рис. 5). Существенное повышение точности слежения в следящих системах можно получить в двухканальных сис­ темах передачи угла (рис. 6). Двухканальная трансформаторная систе­ ма передачи угла состоит из двух пар сельсинов: одна пара - Д. ГО и Пр. ГО образуют канал грубого отсчёта, вторая пара ДТО и ПрТО канал точного отсчёта. Сельсины-датчики ДГО и ДТО механически соединены через повышающий редуктор с передаточным отношением

• а го I = ------ = п, где п может принимать значения 3, 5, 7,... 21. Роторы а го сельсинов приёмников ПрГО и ПрТО соединены также через повы­ шающий редуктор с таким же значением передаточного отношения:

Рто I = ------ = п. При небольших углах рассогласования (до нескольких Pro градусов) синхронизирующее устройство СУ пропускает на вход уси­ лителя только сигнальное напряжение C-ПрТО. При больших углах рассогласования канал ТО блокируется, а на входе усилителя действу­ ет только напряжение С-ПрГО.

Таким образом, для небольших углов рассогласования (менее 3 0 °) в выражение (16) функцию синуса с достаточной точностью можно заменить её аргументом, т. е.

для канал ТО:

–  –  –

где U уд определяется в соответствии с (18) для одноканальной систе­ мы передачи угла на сельсинах.

Подставив (21) в (19), находим значение статической ошибки 0 ’т в двухканальной следящей системе:

с

–  –  –

Г/ - тумблер для включения напряжения питания;

Т2 - тумблер для установки схемы в индикаторный или транс­ форматорный режимы работы;

1, 2 - оцифрованные лимбы, закреплённые на валу ротора сельсина датчика (слева) и сельсина приёмника (справа);

V - вольтметр для измерения выходного напряжения на за­ жимах роторной обмотки сельсина - приёмника в схеме трансформа­ торной дистанционной передаче угла;

3 - рычаг, закреплённый на валу ротора сельсина - приёмни­ ка;

4, 5 - грузики для балансировки и уравновешивания синхро­ низирующего момента.

4. Рабочее задание.

–  –  –

сования в пределах от 0° до 90° через 10° (всего 9 измерений) при напряжении питания номинальном ( U H = 110, В и пониженном на 20%).

4. 2. Для индикаторной схемы передачи угла снять зависи­ мость статической погрешности Л в от угла поворота ротора сельсина датчика в диапазоне от 0° до 3 6 0 °, через каждые 20° (всего 18 измерений) при номинальном и пониженном на 2 0% напряжении питания.

4. 3. Для трансформаторной схемы передачи угла снять зави­ симость выходной ЭДС от угла рассогласования в = ( 0 + 9 0 )° через каждые 10° (всего 9 измерений)) при номинальном и пониженном на 20% напряжении питания, Е вых ( в ).

4. 4. В отчёте привести таблицы экспериментальных данных и графики зависимостей М с = f ( 0 ), погрешности АО — f ( 0 ), вы­

–  –  –

синусоидальной зависимости для углов рассогласования от 0° до 90° при номинальном и пониженном на 20% напряжении питания.

5. Контрольные вопросы.

1. Поясните конструкцию, назначение сельсинов и принцип рабо­ ты их в индикаторном и трансформаторном режимах.

2. От каких факторов зависит погрешность передачи угла в инди­ каторной и трансформаторной схемах.

3. Поясните назначение двухканальных систем передачи угла.

4. Что такое неустойчивое положение равновесия в индикаторной схеме передачи угла?

5. Почему в разветвленных схемах передачи угла на несколько приёмников необходимо использовать в качестве датчика бо­ лее мощные сельсины?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Подлинский В. С., Сабинин Ю. А., Юрчук Л. Ю. Элементы и устройства автоматики. - Санкт - Петербург: Политехника, 1995.-472 с.

–  –  –

Введение

1. Системы передачи угла на сельсинах

2. Цель работы

3. Описание лабораторного стенда

4. Рабочее задание............ 21

5. Контрольные вопросы

Список литературы

Учебно-методическое издание

–  –  –

127994, Москва, ул. Образцова, 15

Похожие работы:

«Тарас Плахтий, Львов, 2011 Динамическая сеть как прогрессивный механизм общественной организации 1.Постановка проблемы с точки зрения политической науки. Основным противоречием современной человеческой цивилизации является противоречие между интересами бизнеси финансовых корпораций, как наиболее эффективных эконо...»

«Психологические аспекты педагогической деятельности ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Ишкова Алла Эдуардовна канд. пед. наук, директор ГБПОУ ИО "Братский политехнический колледж" г. Братск, Иркутская область СПОСОБНОСТИ В СТРУКТУРЕ ЛИЧНОСТИ Аннотация: данная статья посвящена актуальной...»

«1 ДОГОВОР УЧАСТИЯ В ДОЛЕВОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЖИЛЬЯ № Челябинская область, г. Чебаркуль "_" 2016 г. Общество с ограниченной ответственностью "Жилгражданстрой", именуемое в дальнейшем "Застройщик", в лице директора Суркова Александра Геннадьевича, действующего на основании Ус...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерно-экономический факультет Кафедра вычислительной техн...»

«ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Руководство пользователя Ru Уведомления © Nik Software, Inc, 2008. Все права защищены. Никакую часть этого руководства нельзя воспроизводить, передавать, переписывать, вносить в поисковые системы или переводить на какой-либо язык в любой форме,...»

«Национальный Конгресс "Современные подходы к модернизации и управлению жилищно-коммунальным хозяйством" 15-16 декабря 2014 года Конгресс-центр Swissotel "Красные Холмы" Организаторы: Министерство строительства и жи...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ "АХТЫРСКИЙ ТЕХНИКУМ ПРОФИ-АЛЬЯНС" СБОРНИК ЗАДАЧ ПО МАТЕМАТИКЕ для профессий технического профиля Составители: Янишевской Анжелы Евгеньевны Смирновой Натальи Анатольевны Ахтырский Оглавлени...»

«К ЮБИЛЕЮ Г.С. БАТЫГИНА КАРьЕРА, эТОС И НАУЧНАя БИОГРАфИя: К СЕмАНТИКЕ АВТОБИОГРАфИЧЕСКОГО НАРРАТИВА Г.С. Батыгин1 Биографическое повествование подчинено некоторым архетипическим схемам запоминания мест, событий и образов. Эти сх...»

«БЕЛОРУССКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ АКАДЕМИИ Научно-методический журнал Издается с января 2003 г. Периодичность издания – 4 раза в год В соответствии с приказом Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь журнал включен в перечень научных изданий для опубликования результатов диссертационных исследований по сельскох...»

«1 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 4 1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНСТИТУТА 4 1.2 СТРУКТУРА И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИНСТИТУТОМ 7 1.3 ОСНОВНЫЕ ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНС...»







 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.