2tom196

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 394

trójfazowej, jak i jednofazowej. Mają one symetryczne uzwojenie trójpasmowe zaprojektowane w ten sposób, aby przy zasilaniu z sieci jednofazowej parametry silnika były zbliżone do parametrów eksploatacyjnych przy zasilaniu z sieci trójfazowej (najczęściej w układach z rys. 5.127d, e).

Moc wydawana silnika przy zasilaniu jednofazowym w stosunku do mocy silnika trójfazowego wynosi:

—    ok. 90% w układach symetrycznych (rys. 5.l27a, b);

—    prawie 100% w silnikach o specjalnie zaprojektowanych uzwojeniach przy nieco mniejszym współczynniku mocy i praktycznie tej samej sprawności;

—    ok. 60 70% w układach niesymetrycznych (rys. 5.127c, d) przy mniejszych współczynnikach mocy i sprawności.

Zarówno w układach symetrycznych, jak i niesymetrycznych możliwe jest oczywiście dołączanie pojemności rozruchowej.

5.6.3. Elektryczne maszynowe elementy automatyki

5.6.3.I. Rodzaje maszyn elektrycznych do automatyki

Ze względu na ogromną liczbę odmian tych maszyn zostaną tu omówione tylko podstawowe rodzaje elektrycznych maszynowych elementów automatyki (EMEA), tzn. przetworniki położenia, przetworniki prędkości, silniki wykonawcze prądu stałego i przemiennego oraz nie zaliczane tradycyjnie do EMEA — małe silniki synchroniczne i silniki skokowe. Zagadnienia teoretyczne i opis matematyczny będzie podany tylko w wymiarze podstawowym, a większy nacisk zostanie położony na zagadnienia praktyczne i opis fizyczny.

5.63.2. Przetworniki położenia

Do elektrycznych maszynowych przetworników położenia zalicza się tradycyjnie:

—    selsyny,

—    transformatory położenia kątowego (TPK).

Są to mikromaszyny typu indukcyjnego zarówno zestykowe, jak i bezzestykowe. Bczzcstykowość uzyskuje się bądź to w specjalnych konstrukcjach (mikrosyny, mag-nesyny, induktosyny, TPK hallotronowe), bądź też przez wyprowadzenie sygnału wirnika za pośrednictwem tzw. transformatorów obrotowych.

Selsyny i większość transformatorów położenia kątowego to najczęściej maszyny dwubiegunowe. Jednak sporadycznie, np. induktosyny i niektóre typy TPK są budowane jako wielobiegunowe, co zapewnia zwiększenie dokładności odwzorowania położenia kątowego, rzadziej — liniowego. Maszyny te wykonuje się na częstotliwości napięć zasilających począwszy od 50.400, 500 Hz w przypadku selsynów i TPK aż do 2-^ 10 kHz w przypadku TPK i induktosynów.

Selsyny

Są to maszyny stosowane prawic wyłącznic w układach zwanych łączami, sprzęgających zdalnie (elektrycznie) dwa lub większą liczbę wałów, które nie mogą być sprzężone mechanicznie. Przeznaczeniem selsynów jest synchroniczne przenoszenie:

—    położenia kątowego — w łączach wskaźnikowych;

—    informacji o położeniu kątowym — w łączach transformatorowych;

—    sumy lub różnicy położeń kątowych wałów — w łączach różnicowych.

Rozróżnia się łącza pojedyncze — złożone z dwóch selsynów (w łączach wskaźnikowych i transformatorowych) lub z trzech (w przypadku łącza różnicowego) oraz lącz^a wielokrotne — złożone z większej liczby selsynów. Jeżeli łącze zawiera selsyny identyczne, to nazywa się łączem symetrycznym, zestawione zaś z niejednakowych selsynów — łączem

niesymetrycznym.

Istnieją dwa podstawowe rozwiązania konstrukcyjne selsynów:

__ z wirnikiem cylindrycznym,

_ z wirnikiem o biegunach wydatnych.

Wirniki cylindryczne mają zawsze selsyny transformatorowe i różnicowe, a rzadziej selsvny pracujące w łączach wskaźnikowych (rys. 5.128).

Rys. 5.128. Schematy konstrukcji wirników selsynów: a) o biegunach wydatnych i zwoju zwartym; b) o biegunach utajonych i rozłożonym w żłobkach uzwojeniu trójpasmowym przygotowanym do zasilania jednofazowego; c) o wirniku cylindrycznym z uzwojeniem trójpasmowym (dla selsyna różnicowego); d) o wirniku cylindrycznym z uzwojeniem jednopasmowym sinusoidalnym (dla selsyna transformatorowego)

Blachowany i użłobkowany magnetowód selsyna zawiera dwa nie połączone galwanicznie obwody elektryczne. W selsynach pracujących w łączach wskaźnikowych są to następujące obwody:

—    uzwojenie synchronizacji trójpasmowe połączone w gwiazdę, ułożone najczęściej w żłobkach stojana;

—    uzwojenie wzbudzenia skupione, zazwyczaj umieszczone w wirniku o biegunach wydatnych, zasilane jednofazowo przez pierścienie ślizgowe (selsyny zestykowa) lub przez transformator pierścieniowy (selsyny bezzestykowc).

W wirniku wydatnobiegunowym znajduje się ewentualnie dodatkowy zezwój zwarty tłumiący kołysania łącza.

W starszych konstrukcjach stosowano układ odwrotny — z uzwojeniem wzbudzenia ^w jawnobiegunowym stojanie i z uzwojeniem synchronizacji w cylindrycznym użłob-kowanym wirniku. Wirniki selsynów transformatorowych zawierają jednopasmowe sinusoidalne uzwojenie wzbudzenia, a wirniki selsynów różnicowych — uzwojenie trojpasmowe połączone w gwiazdę (identyczne z uzwojeniem synchronizacji stojana). Jednofazowe zasilanie obwodów wzbudzenia zapewnia niezależność charakterystyk selsyna od kierunku obrotów.

Łącze wskaźnikowe powstaje wówczas, gdy połączy się ze sobą (linią łączącą) uzwojenia synchronizacji przynajmniej dwóch selsynów, a ich uzwojenia wzbudzenia zasili się jednofazowo napięciem przemiennym (rys. 5.129). Przy pełnym skojarzeniu uzwojenia "zbudzenia z określonym pasmem uzwojenia synchronizacji indukuje się w nim napięcie Pansformacji, którego wartość skuteczna (przy przestrzennie sinusoidalnym rozkładzie pola wzbudzenia) jest wyrażona wzorem

^Ut = —~Nk_wf<P_f

(5.156)

'2 v “

" którym N — liczba zwojów połączonych szeregowo.