Датчики углового положения и перемещения – сельсины

Сельсины представляют собой индукционные электрические машины, которые предназначены для передачи на расстояние угловых перемещений двух или нескольких валов, механически не связанных друг с другом.

Обычно сельсины работают в паре. Сельсин, связанный с ведомым валом называется сельсином – датчиком (СД), а сельсин, связанный с ведомым валом – сельсином – приемником (СП).

Каждый сельсин состоит из двух обмоток. Однофазная обмотка (ОВ) расположена на статоре, а трехфазная обмотка уложена в пазы ротора и соединена в звезду.

Различают два режима работы сельсинов.

Индикаторный режим Применяется для дистанционной передачи угловых перемещений на расстояние. Однофазные обмотки СД и СП подключены к источнику питания, а трехфазные обмотки соединены друг с другом. При подаче напряжения в ОВ по трехфазным обмоткам потечет переменный электрический ток, который создает в них пульсирующий магнитный поток Ф, индуцирующий в обмотках роторов СД и СП эдс Е. Если соответствующие обмотки роторов СД и СП расположены одинаково, то Е_1, Е_2, Е_3, СД и Е₁¹ Е₂¹ Е₃¹ СП направлены встречно и токи в проводах роторов отсутствует.

Если ведущий вал, а вместе с ним и ротор СД повернуть на некоторый угол, то направление эдс в обмотках ротора СД изменится. В результате по проводам между СД и СП потечет электрический ток. При взаимодействии тока ротора с полем статора в СП создается вращающий момент, который поворачивает ротор СП до тех пор, пока не установиться равновесие.

В результате, ротор СП (а значит, и ведомый вал) поворачивается на тот же угол, что и ротор СД (а значит, ведущий вал).

Трансформаторный режим Обмотка возбуждения (ОВ) подключается к напряжению питания U_пит. Только у СД, а к обмотке ОВ сельсина – приемника подключен прибор или индикатор.

Под действием электрического тока в ОВ, в обмотках ротора СД наводятся эдс, которые вызывают токи в обмотках ротора СП и суммарный магнитный поток Ф. Если ось статорной обмотки СП перпендикулярна этому магнитному потоку Ф, то потокосцепление между обмотками сельсина – приемника (статора и ротора) отсутствует и напряжения на выходе ОВ СП нет. Прибор, подключенный к этой обмотке покажет нуль.

При повороте ротора СД изменяется направление эдс и токов, что приводит к изменению направления магнитного потока Ф. При этом возникает потокосцепление между обмотками ротора и статора СП и на выходе статорной обмотки СП появляется U_вых (стрелка прибора отклонится на угол, пропорциональный углу поворота ротора СД).