Сельсин (от англ. self-synchronizing) — индукционная машина переменного тока системы индукционной связи, которая обладает свойством самосинхронизации (для плавной передачи на расстояние угла поворота вала). Сельсиновые передачи работают аналогично обычным механическим передачам, но крутящий момент между валами сельсинов создаётся не при помощи непосредственно контактирующих шестерён, а посредством изменяющегося магнитного потока.
Сельсины применяются в различных отраслях промышленности. Например, в системах автоматического управления и контроля постоянно возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, которые не связаны друг с другом (например, на РЛС — радиолокационных системах с вращающейся антенной). Эти задачи и решаются с помощью систем синхронной связи на базе сельсинов.
Простейший сельсин состоит из статора с трёхфазной обмоткой (схема включения в электрическую цепь — 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 переменное напряжение от одного источника. При этом вращение ротора одного сельсина вызывает поворот ротора другого сельсина.
Переменный ток в роторе одного из сельсинов (сельсин-датчика) создаёт в обмотках его статора ЭДС, тем самым вызывая переменный ток через соответствующие обмотки статора второго сельсина (сельсин-приёмника). Переменное магнитное поле, создаваемое этим током, взаимодействует с переменным магнитным полем ротора сельсин-приёмника; возникающий вращательный момент пропорционален разнице между положениями роторов датчика и приёмника, и вызывает поворот последнего до тех пор, пока их положения не станут совпадать.
Типы
Сельсины и системы дистанционной передачи угла поворота на базе сельсинов и сельсинных связей подразделяют 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.
Для обоих режимов существуют схемы включения:
- парная (датчик и приёмник),
- многократная (датчик и несколько приёмников),
- дифференциальная (два датчика и приёмник).
Недостатки, решения
У сельсинов невысокая точность синхронизации, особенно когда на валу сельсина-приёмника присутствует существенная механическая нагрузка.
Для решения этой проблемы сельсинных связей, применяются следящие электромеханические комбинированные связи — приёмный вал вращают вспомогательным электродвигателем, который включается в контур авторегулирования, в этом случае сельсин-приемник выступает в роли датчика угла рассогласования поворотов ведущего и ведомого валов. Т.е. по сути, сельсин в данном случае передаёт только угол поворота, за синхронность вращения валов отвечает авторегулятор, который управляет вспомогательным электродвигателем.
Другой недостаток сельсинов — относительно невысокая точность передачи угла, обусловленная погрешностями изготовления магнитопровода сельсина. Для повышения точности 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 связи сигнал с точного сельсина. Так же, для обеспечения точности, оба сельсина (датчик и приёмник) подключаются через редуктор.
Не имеющий нагрузочного момента ротор сельсина колеблется с частотой питающего переменного тока, поэтому для подавления этих колебаний приходится использовать механические демпферы. Из-за этого, в помещениях, где установлены сельсины, наблюдается постоянный монотонный шум.
В современных устройствах сельсины всё чаще заменяются энкодерами. И только там, где простота, надёжность и ремонтопригодность важнее точности (например, в авиации), сельсины всё ещё находят широкое применение.
Примечания
- 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. — 90 000 экз. — УДК 621.3; Э 45;(G).
- Электровоз ВЛ80С. Руководство по эксплуатации / Н. М. Васько. — М. : Транспорт, 2001. — 454 с.