Тахогенератори — видове, устройство и принцип на действие

Думата „тахогенератор“ идва от две думи — от гръцкото „tachos“, което означава „бързо“ и от латинското „генератор“. Тахогенераторът е променлива или постоянна електрическа измервателна микро машина, която е монтирана на вала на оборудването и преобразува текущата стойност на скоростта на въртене на вала в електрически сигнал, чийто параметър носи информация за честотата на въртене.

Този параметър може да бъде генериран ЕМП или стойността на честотата на сигнала. Изходният сигнал от тахогенератора може да се подава към визуално средство за показване (например дисплей) или към устройство за автоматично регулиране на скоростта на вала, на което работи този тахогенератор.

Тахогенераторите са няколко вида, в зависимост от вида на сигнала, генериран на изхода: с променливо напрежение или токов сигнал (асинхронни или синхронни тахогенератори), или с постоянен сигнал.

DC тахогенератор

Тахогенераторът с постоянен ток е колекторна машина с възбуждане или от постоянни магнити (среща се по -често), или от възбуждаща намотка (по -рядко срещана), разположена на статора му. Измервателната ЕДС се индуцира върху намотката на ротора на тахогенератора и се оказва правопропорционална на ъгловата скорост на въртене на ротора, всъщност на скоростта на промяна на магнитния поток, в точно съответствие със закона на електромагнитната индукция.

Изходният сигнал — напрежение, чиято стойност също е право пропорционална на ъгловата скорост на въртене на ротора — се отстранява през четките от колектора. Тъй като работата включва колектор и четки, такъв агрегат подлежи на по -бързо износване от AC тахогенератор. Проблемът е, че в процеса на своята работа четкосъбирачният блок генерира импулсен шум във изходния сигнал на такъв тахогенератор.

По един или друг начин изходният сигнал на DC тахогенератора е напрежение, което затруднява точното преобразуване на напрежението-скорост, тъй като магнитният поток на отклонение зависи от температурата на магнитите, от електрическото съпротивление в точката на контакт четките с колектора (който се променя с времето), накрая — от размагнитване на постоянни магнити с течение на времето.

Независимо от това, в някои случаи DC тахогенераторите са удобни за формата на представяне на изходния сигнал, както и естественото явление на обръщане на полярността на този сигнал в съответствие с промяната в посоката на въртене на вала.

DC тахогенераторите се характеризират с «коефициент на преобразуване» St, който изразява отношението на премахнатото напрежение Uout към честотата на въртене Frot, съответстваща на даденото напрежение. Този параметър е посочен в техническата документация за тахогенератора и се измерва в миливолта, умножени по обороти в минута. Познавайки този параметър и изходното напрежение от тахогенератора, можете да изчислите текущата честота по формулата:

Електрически двигател с вграден тахогенератор:

Асинхронен AC тахогенератор

Асинхронните AC тахогенератори са сходни по дизайн за асинхронни двигатели с катеричка… Роторът тук е направен под формата на кух цилиндър (обикновено меден или алуминиев), а статорът съдържа две намотки, разположени под прав ъгъл една спрямо друга. Една от намотките на статора е намотката за възбуждане, втората е изходната намотка. Към възбуждащата намотка се подава променлив ток с определена амплитуда и честота, а изходната намотка е свързана към измервателното устройство.

Когато роторът на катерицата се върти, той периодично нарушава първоначалната ортогоналност на магнитните потоци на двете намотки, в резултат на изкривяването на картината на магнитните полета, в изходната намотка периодично се индуцира ЕМП. Ако роторът е неподвижен, тогава магнитният поток на намотката за възбуждане не се изкривява и ЕМП не се индуцира в изходната намотка. Тук величината на генерираната ЕМП е пропорционална на скоростта на въртене на вала.

Тъй като токът, подаван към намотката на полето, има собствена честота, различна от скоростта на въртене на вала, такъв тахогенератор се нарича асинхронен. Освен всичко друго, този дизайн дава възможност да се прецени посоката на въртене на ротора по фазата на изходния сигнал — при смяна на посоката на въртене фазата се обръща.

Синхронен AC тахогенератор

Синхронните тахогенератори са безчетков AC машини. Намагничаването на ротора се създава от постоянен магнит, докато една или повече намотки присъстват на статора. В този случай както амплитудата на изходния сигнал, така и неговата честота ще бъдат пропорционални на скоростта на въртене на вала. Следователно данните за скоростта могат да бъдат измерени както чрез стойността на амплитудата (откриване на амплитуда), така и директно чрез честота (откриване на честота). Посоката на въртене обаче не може да бъде определена от изходния сигнал на синхронния тахогенератор.

Роторът на синхронен AC тахогенератор може да бъде направен под формата на многополюсен магнит и да дава няколко импулса подред в изходния сигнал за един оборот на вала. Такива тахогенератори, наред с асинхронните, имат по-дълъг експлоатационен живот, тъй като нямат устройство за събиране на четки, склонно към механично износване.

Откриване на честота

Тъй като изходната честота на синхронен тахогенератор не зависи от температурата и други фактори, честотните измервания с нея са по -точни. Изчислението е много просто, достатъчно е да знаете броя на полюсните двойки p на ротора:

Но има и един нюанс. За да бъде точността на изчисленията достатъчно висока, е необходимо да се отдели време, през което теоретично скоростта вече може да се промени, което означава, че докато се броят импулсите, грешката на измерването се увеличава, което е вредно.

За да се намали грешката при измерването, роторът е направен многополюсен, така че изчисленията да могат да се извършват по-бързо, след което реакцията на системата за управление може да последва по-бързо. За един полюс честотата се изчислява по следната формула:

където N е броят на прочетените импулси, T е периодът на отчитане на импулса

За синхронен тахогенератор амплитудата на сигнала се променя в зависимост от скоростта, поради което при проектирането на изходния честотен детектор е важно да се вземе предвид целият възможен диапазон от амплитуди на изходните напрежения на тахогенератора.

Откриване на амплитуда

С амплитудния метод за определяне на честотата, веригата на детектора на честота ще бъде по-проста, но тук е важно да се вземе предвид влиянието на такива фактори като: температура, промяна в немагнитната междина и т. Н. Колкото по-висока е честотата, колкото по -голяма е амплитудата на изходния сигнал, следователно веригата на детектора обикновено е токоизправител и Нискочестотен филтър, където коефициентът на преобразуване, измерен в mV * rpm, ви позволява да определите честотата, като използвате следната формула:

В допълнение към традиционните видове тахогенератори, разгледани в тази статия, пулсовите сензори се използват и в съвременните технологии. на базата на оптрони, Сензори на Хол и т.н.Предимството на тахогенераторите е, че когато са сдвоени с детектор, те не изискват никакви допълнителни източници на енергия. Недостатъците на традиционните тахогенератори от машинен тип включват лоша чувствителност при ниски скорости и въведен спирачен момент.