Сельсин

Сельси́н — индукционная машина системы синхронной связи. Сельсинами (от англ. self-synchronizing) называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации (для плавной передачи на расстояние угла поворота вала). Сельсин-передачи работают аналогично обычным механическим передачам, но в них крутящий момент между валами создаётся не при помощи непосредственно контактирующих шестерён, а посредством изменяющегося магнитного потока.

Система из двух простых контактных однофазных сельсинов.

Принцип передачи угла поворота вала однофазного контактного сельсина-передатчика на однофазный контактный сельсин-приёмник.

Фотография сельсина.

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом (например, на РЛС — радиолокационных системах с вращающейся антенной). Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи.

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 подразделяются 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

Сельсины этого вида могут быть контактными и бесконтактными. В 1938—1940 годах советскими учёными А. Г. Иосифьяном и Д. В. Свечарником были разработаны и внедрены в производство явнополюсные бесконтактные сельсины. Позже были разбработаны также неявнополюсные сельсины с тороидальным трансформатором. Однофазные сельсины могут работать в двух режимах.

Схема подключения однофазных сельсинов в индикаторном режиме

Однофазные индикаторные сельсины электровоза ВЛ80

• 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

• Невысокая точность синхронизации, особенно когда на валу сельсина-приёмника действует существенный механический момент.

Поэтому применяют следящие электромеханические связи — приёмный вал вращается вспомогательным электродвигателем, включенным в контур авторегулирования, причём в этом случае сельсин-приемник является датчиком угла рассогласования поворотов ведущего и ведомого валов.

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.

• Не имеющий нагрузочного момента ротор сельсина колеблется с частотой питающего переменного тока, поэтому для подавления этих колебаний приходится использовать механические демпферы.

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.

См. также

• LVDT
• RVDT
• Магнесин
• Вращающийся трансформатор

Литература

• А. Г. Иосифьян, Д. В. Свечарник. Сельсины. М.—Л.: Государственное энергетическое издательство, 1941. — 91 с.
• Д. В. Свечарник. Сельсины и их применение в системах автоматизации производственных процессов. М.—Л.: Госэнергоиздат, 1962. — 112 с.
• 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;.
• Электровоз ВЛ80С. Руководство по эксплуатации / Н. М. Васько. — М. : Транспорт, 2001. — 454 с.