Сензори за скорост

Тахогенераторите — електрически машини с ниска мощност на постоянен и променлив ток — се използват като сензори за скорост на въртене в системите за автоматизация. За преобразуване на скоростта на въртене на електродвигателите в напрежение се използват тахометрични мостове.

DC тахогенератори

Тахогенераторите с постоянен ток, в зависимост от метода на възбуждане, биват два вида: магнитоелектрически (възбудени от постоянни магнити) и електромагнитни (възбудени от специална намотка) (фиг. 1 а, б).

Напрежение на изхода на тахогенератора при постоянен поток на възбуждане Uout = E — IRi = етоω — IRАз съм

където Ce = (UАз съм — АзАз съмRАз съм)/ω — машинна константа, определена от паспортните данни.

На празен ход (Аз= 0) напрежение Uout = E = Ceω… Следователно статичната характеристика на тахогенератора Uнавън = е (ω) на празен ход е линеен, тъй като Ce = const (права линия I, фиг. 1, в).

Ориз. 1. Ротационни датчици (DC тахометрични генератори): а) с възбуждане от постоянни магнити, б) с електромагнитно възбуждане, в) статична характеристика

При натоварване статичната характеристика става нелинейна (крива 2). наклонът му се променя, което е следствие от реакцията на котвата и спада на напрежението в намотката на котвата на тахогенератора. В истинските тахогенератори се наблюдава спад на напрежението върху четките, което води до появата на младост безчувствена (крива 3).

За да се намали изкривяването на статичните характеристики на тахогенераторите, те се използват при ниски натоварвания (Азn = 0,01 — 0,02 A). Ток на веригата на котвата Азi = E / (Ri + Rn) и изходното напрежение Uout = E — IRi = етоω — IRАз съм.

DC тахогенераторите се използват широко в автоматичните системи за управление на електрически задвижвания като сензори за скорост. Техните предимства са ниска инерция, висока точност, малки размери и тегло, а за магнитоелектрическите тахогенератори също няма източник на захранване. Недостатъкът е наличието на колектор с четки.

AC тахогенератори

Синхронните тахогенератори са еднофазна синхронна машина с ротор под формата на постоянен магнит (фиг. 2, а) .В синхронните тахогенератори с промяна в ъгловата скорост честотата на изходното напрежение също се променя с амплитудата. Статичните характеристики са нелинейни. Динамично синхронните тахогенератори са неинерционни елементи.

Асинхронен тахогенератор е двуфазна асинхронна машина с кух немагнитен ротор (фиг. 2, б). На статора на асинхронния тахогенератор има две намотки, изместени на 90 (възбуждане на OF и генератора на отработените газове). OB намотката е свързана към източник на променлив ток.

Ориз. 2. Тахомерни генератори на променлив ток: а — синхронен, б — асинхронен

Във намотката на отработените газове, която е изход, при въртене на ротора се предизвиква ЕДС. трансформация и ротация. Под влияние на електромоторна сила въртене на изхода на тахогенератора има напрежение Uнавън.

Статичната характеристика на асинхронен тахогенератор също е нелинейна. При смяна на въртенето на ротора фазата на изходното напрежение се променя с 180 °.

Асинхронните тахогенератори се използват като сензори за ъглова скорост, скорост на въртене и ускорение. Във втория случай намотката за възбуждане на асинхронния тахогенератор е свързана към източник на постоянен ток.

Предимствата на асинхронните тахогенератори са надеждността, ниската инерция.Недостатъци — наличието на остатъчна ЕДС на изхода. със стационарен ротор, относително големи размери.

Тахометрични мостове

DC и AC тахометричните мостове се използват в системите за автоматизация за създаване на обратна връзка за скоростта на въртене на електродвигателите. Това позволява да се опрости системата, тъй като няма нужда от допълнителна електрическа машина — тахогенератор. Това намалява статичното и динамичното натоварване на изпълнителния двигател.

DC тахометричният мост е специална мостова верига (фиг. 3, а), в едно от рамената на която е включена арматурата на двигателя Ri, а в други — резистори R1, R2, Rп. До диагонал aб на моста се прилага мрежово напрежение U, което захранва котвата на двигателя, а напрежението се отстранява от диагонала cd Uнавънпропорционална на ъгловата скорост ω.

Ориз. 3. DC тахометричен мост (а) и безконтактно измервателно устройство за скоростта на въртене на асинхронен двигател (б)

Ако няма ток във изходната верига, тогава

Решавайки съвместната система от уравнения, получаваме

Напрежение на изхода на тахометричния мост

където Ktm е коефициентът на предаване на тахометричния мост.

Грешката на тахометричния мост е ± (2 — 5)%. Динамично DC тахометричните мостове са неинерциална връзка.

За да се контролира скоростта на ротора на асинхронен електродвигател, се използва безконтактно измервателно устройство (фиг. 3, б), съдържащо измервателен трансформатор на токов TA и телевизор с напрежение.