Transmisii la distanță cu selsine

Sistemul selsin se compune din două elemente de aceeași structură, asemănătoare unei mașini sincrone trifazate, în care înfășurările de excitație sînt alimentate de la aceeași sursă de c.a. monofazat, iar înfășurările de structură trifazate, numite înfășurări de sincronizare, sînt conectate în opoziție (Fig.1.28). Dacă înfășurările de sicronizare au aceeași poziție relativă în raport cu înfășurările de excitație, t.e.m. induse în înfășurările de sincronizare (toate sinfazice) sînt în opoziție pe fazele omoloage, astfel că în înfășurări nu circulă curent. Dacă se schimbă poziția relativă, apărînd un dezacord θ al poziției rotoarelor, t.e.m. nu mai sînt în opoziție și diferența lor dă naștere pe fiecare fază la un curent.

Fig.1.28 Schema indicator a transmisiei la distanță cu selsine

Interacțiunea dintre curenții de sincronizare și fluxul de excitație face să apară cupluri sincronizate a căror acțiune încetează numai cînd dezacordul (discordanța) rotoarelor se anulează.

Datorită capacității sale de autosincronizare și a preciziei ridicate, sistemul selsin este folosit pe scară largă ca aparat indicator al unei rotații, sau ca dispozitiv de comandă la distanță a unei deplasări în sisteme de telecomandă telemăsurare și telecontrol. În calculul transmisiei cu selsine interesează, de regulă, cuplul sincronizat și precizia.

Selsinele pot fi utilizate în următoarele scheme de funcționare: schema indicator, schema transformator și schema selsin diferențial.

a) Schema indicator Această schemă se utilizează pentru valori reduse ale cuplului sincronizat, așa cum se întîmplă atunci cînd arborele comandat antrenează un ac indicator sau un cadran. De aici denumirea de schemă indicator, mult întîlnită în construcția aparatelor de bord. Dacă se notează cu αT și respectiv cu αR, pozițiile relative ale rotoarelor din selsinul transmițător și cel receptor, discordanța fiind θ = αT - αR se obține următoarele expresii pentru curenții din linia de transmisie:

Pentru cuplul sincronizat se obține expresia:

unde Z sînt impedanțele fazelor de sincronizare, iar r și X – rezistența și reactanța acestora. Pentru unghiuri mici de dezacord se poate considera sin θ ~θ, iar cuplul sincronizant devine liniar în raport cu θ. Dacă selsinul receptor are pe ax o sarcină (cuplu de frecare) se menține un dezacord în limitele ±1®...±2®.

b) Schema transformator În schema transformator (Fig.1.29) selsinul receptor are rolul de a converti unghiul de discordanță θ dintre arborele pilot și arborele comandat într-o tensiune Et dependentă de θ după o lege simplă, în speță sinusoidală. După cum se vede (Fig.1.29) diferența față de schema indicator constă în faptul că „excitația” selsinului receptor nu mai este legată la rețea, ci constituie înfășurarea de ieșire de la care se culege semnalul util:

unde EM este cea mai mare valoare efectivă a t.e.m. ET corespunzătoare concordanței schemei (θ~0). Relația (1.114) definește funcția de traductor a chemei, în sensul convertirii rotației θ într-o t.e.m. ET. În automatizări sînt însă necesare rotații în care, la valoarea nulă a mărimii de intrare, să se obțină tot valoare nulă pentru mărimea de ieșire, iar la schimbarea sensului mărimii de intrare, să se schimbe și semnul (faza) mărimii de ieșire. Pentru aceasta este suficient să se considere drept poziție de referință cea corespunzătoare la θ=π/2 și respectiv să se definească unghiul de discordanță al schemei prin θ’=θ-π/2.

Fig.1.29 Schema transformator cu selsinePoziția de repaus v-a fi în acest caz cu rotoarele orientate perpendicular unul față de altul, adică pentru αT – αR = π/2, iar expresia lui ET devine:

Schema transformator este mult utilizată în sistemele de urmărire, în special pentru transmiterea la distanță a unor cupluri mai mari decît cele obținute în cazul schemei indicator.

c) Schema diferențială În unele sisteme apare necesitatea introducerii unei corecții unghiulare αc la unghiul de comandă αT. În aceste cazuri se utilizează, pe lîngă selsinul transmițător și selsinul receptor, un al treilea selsin, de construcție specială numit selsin diferențial conectat în sistem (v.Fig.1.30). Selsinul diferențial are două înfășurări trifazate: una statorică și una rotorică. Rotorul selsinului diferențial este rotit cu unghiul de corecție αc. Se demonstrează că tensiunea indusă în înfășurarea monofazată a selsinului receptor este:

Prin urmare, semnalul de ieșire depinde de mărimea αT – αR± αc=θ± αc, ceea ce înseamnă că selsinele diferențiale pot însuma sau scădea în regim static două unghiuri (θ± αc), iar în regim dinamic se pot aduna sau scădea două viteze unghiulare (θ± αc) .

Fig.1.30 Schema transmisiei la distanță cu selsine de tip diferențial

Date experimentale:

SCHEMA INDICATOR

αT αR U11’ U22’ U33’ θ IA IB IC0⁰ 0⁰ 17,4 10,7 9 0⁰ 0 0 0

30⁰ 28⁰ 15,1 0 14,5 2⁰ 0,014 0,017 0,01060⁰ 54⁰ 8,27 13 16,4 6⁰ 0,051 0,051 0,05390⁰ 88⁰ 1,52 23,2 13,5 2⁰ 0,024 0,020 0,020

120⁰ 115⁰ 9,51 25,3 7,2 5⁰ 0,046 0,047 0,045150⁰ 149⁰ 15,73 21,5 0,6 1⁰ 5,3*10^-3 5,64*10^-3 4,98*10^-3180⁰ 175⁰ 17,35 11,2 8,7 5⁰ 2,2*10^-3 4,18*10^-3 3,70*10^-3210⁰ 202⁰ 14,9 0,4 14,6 8⁰ -0,036 -0,033 -0,039240⁰ 235⁰ 8,11 13,2 16,4 5⁰ -0,044 -0,043 -0,045270⁰ 264⁰ 0,4 22,4 14,2 6⁰ -0,062 -0,062 -0,062300⁰ 295⁰ 9,23 25,2 7,5 5⁰ -0,046 -0,047 -0,045330⁰ 325⁰ 15,44 21,8 0,01 5⁰ -0,028 -0,029 -0,026360⁰ 356⁰ 17,47 11,5 8,6 4⁰ -1,46*10^-

3-2,99*10^-3 6,89*10^-5

U0=36V;Z=30Ω;

SCHEMA TRANSFORMATOR

αT [ ⁰ ] αR[ ⁰ ] ET[ V ] ER[ V ]0 90 0 0

30 90 2,44 2,8260 90 7,64 15,2890 90 0 6,06

120 90 2,6 5,2150 90 2,77 3,2180 90 0 0210 90 1,38 2,77240 90 3,84 5,02270 90 5,9 6300 90 2,75 5,5330 90 2,98 3,48360 90 0 0

Θ=90⁰;