Despre arborele electric – selsine.

O stea2 stele3 stele4 stele5 stele (1 voturi, medie: 5,00 din 5)
Încarc...

Despre arborele electric – selsine.

                 Scurtă prezentare teoretică.

Selsinele sunt maşini electrice traductoare de la o deplasare unghiulară la un semnal electric, selsin emiţător, sau invers, selsin receptor. De cele mai multe ori utilizarea selsinelor se face în sisteme de transmisie sincronă a mişcării şi sunt folosite în pereche, câte două selsine identice (selsin emiţător şi receptor). Dacă două mecanisme nu pot fi cuplate mecanic la arbore din diverse motive (de ex.: poziţionarea lor în spaţiu nu o permite sau sunt la o distanță mare), dar ele trebuie să execute aceeaşi mişcare, atunci pot fi cuplate prin intermediul a două selsine, realizându-se aşa numitul arbore electric. Dispozitivul a cărui mişcare trebuie reprodusă este cuplat cu selsinul emiţător; acesta converteşte semnalul mecanic (deplasarea) în semnal electric, îl transmite selsinului receptor, care la rândul lui realizează conversia inversă, transmiţând mişcarea unui alt mecanism.

Construcţia selsinelor este asemănătoare cu a maşinii sincrone clasice: armătura statorică cu crestături şi o înfăşurare trifazată simetrică, iar rotorul cu poli aparenţi sau înecaţi şi cu înfăşurarea de excitaţie conectată însă la o reţea monofazată de curent alternativ. Există şi alte variante constructive, de exemplu cu construcţia inversată, sau cu poziţionarea ambelor înfăşurări pe armătura statorică, cu adăugarea unei înfăşurări de amortizare, etc., construcţii specifice anumitor tipuri de aplicaţii.

Funcţionarea selsinelor în regim indicator presupune existenţa a două selsine identice, conectate ca în figura 1, cu înfăşurările de fază statorice interconectate şi cu înfăşurările de excitaţie legate la aceeaşi reţea de curent alternative în care:  iex = Iex max sin ωt.

Fig. 1 Schema electrică a selsinelor emiţător – receptor în regim indicator

 

Funcţionarea lor se va studia în următoarele ipoteze simplificatoare:

– miezurile magnetice se consideră liniare,

– se neglijează câmpurile magnetice de reacţie,

– se neglijează armonicile din curba câmpului magnetic şi din curba curentului de mers în gol al selsinelor,

– se consideră că rotoarele lor au iniţial poziţiile indicate în figura 1, adică axele lor fac unghiurile θe şi θr cu axele înfăşurărilor de fază (luate ca referinţă și θe ≠ θr).

Prin înfăşurările de excitaţie ale maşinilor trece acelaşi curent Iex, astfel că spirele înfăşurărilor de fază statorice ale celor două maşini vor fi înlănţuite de fluxuri magnetice inductoare, de aceeaşi amplitudine, cu următoarele expresii:

Variaţia lor în timp este aceeaşi cu a curentului de excitaţie, iar valorile depind de poziţia în spaţiu a înfăşurărilor. Tensiunile electromotoare induse în înfăşurări vor avea şi ele aceeaşi variaţie în timp, dar valori dependente de poziţia rotorului faţă de fiecare înfăşurare:

Fazele fiind conectate în opoziţie, tensiunile se compun pe fazele omoloage şi conduc la apariţia unor curenţi IA, IB, IC, care au aceeaşi formă de variaţie în timp, dar diferite valori instantanee, dependente de defazajul θe – θr. In cazul ipotezelor menţionate este permisă adoptarea reprezentării mărimilor armonice în complex simplificat. De exemplu, pentru faza A:

unde ZAA’ este impedanţa echivalentă de pe faza A, respectiv A’ a celor două maşini. Impedanţele sunt identice pe cele trei faze la ambele maşini, iar variaţia în timp a tuturor mărimilor este aceeaşi (ca şi curentul de excitaţie). Astfel, interesează doar amplitudinile curenţilor:

Între câmpul magnetic din maşini şi înfăşurările parcurse de curenţi iau naştere forțe electromagnetice care tind să aducă sistemul la o stare de echilibru corespunzătoare minimizării energiei magnetice a sistemului. Dacă se calculează cuplul electromagnetic de sincronizare care acţionează asupra rotoarelor selsinelor, se demonstrează că acesta depinde de defazajul dintre axele lor:

M = Mmax sin (θe – θr) şi se anulează când θe = θr.

Dacă selsinul emiţător este poziţionat fix la un anumit unghi, selsinul receptor are tendinţa de ai „imita” poziţia. În acest fel se realizează transmiterea mişcării. Utilizarea selsinelor îşi găseşte loc în aplicaţii de transmisie sincronă a mişcării cum ar fi: comanda maşinilor unelte de copiat, a unor tipuri de laminoare, comanda la distanţă a deplasării unor nave sau avioane în regim de pilot automat, comanda la distanţă a ecluzelor şi a vanelor, a diferitelor organe de execuţie ale maşinilor de lucru sau de transport, măsurarea la distanţă a unor parametri de poziţie (nivel, poziţia unor ace indicatoare pe cadranul aparatelor de măsură, etc.), măsurarea unor mărimi ce pot fi convertite în deplasări. În aplicațiile de radioamator putem menționa comanda unei antene sau măcar indicația la distanță a orientării unei antene directive atunci când selsinul emițător copiază unghiul de rotație al acesteia, a unui condensator variabil de gen future multitură, un potențiometru multitură sau alte aplicații imaginate de radioamatori.

Un dezavantaj al selsinelor îl reprezintă parametrii lor electrici de performanţă scăzuţi: η ≈ 0,1 şi cosφ 0.25…0.35 . Este posibilă funcţionarea cu un singur selsin emiţător şi mai multe receptoare, de construcţie identică şi egal încărcate; dacă receptoarele sunt plasate la distanţe diferite, liniile de transmisie se dimensionează cu impedanţele adaptate. Pentru o deplasare lină, fără șocuri, este utilă o demultiplicare a poziționării unghiului dorit pe selsinul emițător atunci când se dă o comandă. Este mai puțin important atunci când se face numai verificarea de la distanță a unei deplasări unghiulare realizată cu un alt sistem de poziționare de mare putere.

Exemplificare practică.

Conform pozelor atașate și schemei de funcționare sunt prezentate sesinele din figura alăturată. Selsine  model SRF.A1.cl3 – Fabricație ICPE Bucuresti (înainte de 1990) pentru aplicații ”speciale”. Ansamblul nu a fost folosit niciodată din lipsă de condiții de spațiu pentru o antenă directivă. Toate piesele, cu tot cu transformator, cântăresc 8 kg și funcționează la rotor cu tensiuni între 60 și 100Vca din transformatorul coborâtor din figură care are prize de la 220Vca la 40, 60 și 100Vca. Cuplul cel mai mare este la 100V dar nu a fost măsurat. Nu poate fi dat peste cap cu mâna. Poate antrena cu ușurință o antenă de UKV dar probabil nu poate antrena și un beam de mari dimensiuni. Atunci când ansamblul este folosit pentru a antrena o antenă, în scopul de a evita orientarea bruscă la un anumit unghi, rotirea axului selsinului emițător se poate face cu un demultiplicator. Ansamblul poate fi folosit cu ușurință la controlul orientării antenei sau pentru alt echipament sau dispozitiv care trebuie controlat la distanță. Rotirea este liberă pentru n x 360 de grade. Prin inversarea conexiunii unui conductor din stator rotirea în sens orar de la selsinul emițător se transformă în rotire antiorar la selsinul receptor.

În loc de concluzii.

Se pare că acest model de selsin, este o clonă a unui model URSS cu asigurarea funcționării în condiții extreme -50C /+50C, tensiune de alimentare rotor(excitatie) 110V la 50Hz, tensiune max de sincronizare 51V la curent de 0,44A, functionare in regim 100%. Ansamblul menționat în acestă expunere este disponibil pentru cei interesați de utilizarea lui. Cu cele mai distinse 73 pentru prietenii YO de YO4UQ – Cristian. ( yo4uq@yahoo.com )

Descarcă articolul:      01_Articol_Selsinele     în format .pdf

Comentariile sunt închise.