Тахогенератори - студопедія

Тахогенератором (ТГ) називають електричні мікромашини, призначені-нені для перетворення кутової швидкості контрольованого валу в елект-річескій сигнал. Таким чином, тахогенератори є датчиками генера-торного типу. Оскільки в електричних машинах електрорушійна сила (ЕРС) пропорційна кутовий швидкості обертання ротора, то в якості ТГ можуть бути використані різні типи електричних генераторів: асінх-ронние, постійного струму, синхронні і т.д.

Асинхронний тахогенератор (АТГ) має на статорі дві обмотки, зсунуті в просторі на електричний кут 90 0 (рис. 1). Одна з них - обмотка збудження О1 - підключається до мережі, з іншого - генераторної обмотки О2 - знімається вихідна напруга ТГ. Ротор АТГ являє собою порожнистий немагнітний циліндр з великим активним опором. Для зменшення впливу нерівномірності повітряного зазору і несиметрії рото-ра на вихідну характеристику прецизійний АТГ зазвичай виконують з коли-кість пар полюсів p ≥ 2.

При нерухомому роторі (рис. 1, а) пульсуючий за постійною осі потік Ф1 наводить в роторі ЕРС трансформації. Контури струмів ротора, розташовані в площинах, перпендикулярних осі Ф1. створюють потік ФТР. Теоретично при нерухомому роторі Uтг = 0, тому що потік по осі обмотки О2 дорівнює нулю. Однак за рахунок, наприклад, можливої ​​неперпендикулярності обмоток О1 і О2. наявності короткозамкнених контурів, потоків розсіювання, ємнісних зв'язків обмоток з'являється поперечна складова магнітного потоку, що призводить до залишковим напрузі на обмотці.

При обертанні ротора (рис. 1, б) в його елементарних провідниках наводиться крім трансформаторної ЕРС і ЕРС обертання. Під дією ЕРС обертання по ротору течуть струми, контури яких практично збігаються з віссю потоку Ф1. Така орієнтація контурів зі струмом пояснюється великим активним опором матеріалу ротора. Струми, наведені в роторі, створюють потік, вісь якого збігається з віссю генераторної обмотки і наводить в ній ЕРС частоти, рівної частоті мережі.

Основні переваги АТГ полягають в їх безконтактність, високої надійності, малій інерційності. Недоліки АТГ, що обмежують область їх застосування, пов'язані з нелінійністю вихідний характеристики, наявності залишкової напруги, низькими масогабаритними показниками.

Тахогенератори постійного струму (ТГПТ) за принципом дії і конст-рукції не відрізняються від звичайних генераторів постійного струму малої потужності (рис. 2, а). Стабілізація струму в обмотці збудження досягається за допомогою її харчування від джерела стабілізованої напруги і при-трансформаційних змін температурної компенсації зміни опору обмотки.

Особливість роботи тахогенератора полягає в тому, що якір зазвичай включений на постійне опір Rн.

Струм в ланцюзі якоря

де R в - внутрішній опір тахогенератора;

з - конструктивна стала генератора;

n - швидкість обертання якоря;

Фв - потік збудження.

Вихідна напруга тахогенератора

Величини, що характеризують параметри, що входять в чисельник і знаме-Натела дроби вирази (2), постійні. Тому можна записати:

де # 969; - кутова частота обертання якоря, с -1;

k - коефіцієнт перетворення тахогенератора.

Рівняння (3), що представляє собою статичну характеристику тахогенератора, показує, що напруга на виході тахогенератора пропор-нальних швидкості обертання # 969; (рис. 2, б). Умова пропорційності виконується, якщо Фв - const. Однак магнітний потік збудження може змінюватися під дією реакції якоря.

Якщо щітки розташовані в нейтрали (рис. 3), то поздовжня складова реакції якоря (намагнічує і розмагнічує) дорівнює нулю. Поперечного-ва же складова реакції якоря, спотворюючи розподіл індукції на поверхні якоря, змінює величи-ну магнітного потоку лише в тому слу-чаї, якщо полюса і якір знаходяться в стадії деякого насичення.

Напруга на виході тахогене-ратора буде лінійною функцією від швидкості обертання, якщо щітки тахо-генератора будуть знаходитися в Нейт-рали; полюса і якорі не будуть наси-щени; струм навантаження не перевищить зна-чень, при яких під збігають краєм полюса виникло б насичена-ня через дії поперечної склад-ляющие реакції якоря.

На рис. 2, б приведена зависи-ність U вих = f (# 969;) при холостому ході Rн = ∞ і при деякій навантаженні Rн <∞. Отклонение характеристики 2 от ли-нейного закона связано с тем, что при увеличениии скорости вращения воз-растает ток якоря, поперечные ампер-витки якоря под сбегающим краем полюса все больше увеличивают индукцию, которая при ω># 969; д досягає стадії насичення, тобто в подальшому змінюється непропорційно ампер-витків. Під набігаючим же краєм полюса відбувається зменшення індукції пропор-нальних ампер-витків. В результаті магнітний потік зменшується, і харак-теристика 2 відхиляється від лінійного закону. Таким чином, кожному за-даному значенню Rн відповідає певний діапазон швидкості від нуля до # 969; д. в межах якого напруга є лінійною функцією швидкості обертання. Причому цей діапазон зростає зі збільшенням опору навантаження, коефіцієнт перетворення тахогенератора (4) також при цьому збільшується.

Тахогенератори постійного струму мають в порівнянні з АТГ ряд переваг: вихідний сигнал на постійному струмі дозволяє створювати просту схему управління; при зміні напрямку обертання змінюється полярність сигналу, що є додатковою інформацією для схеми управління; менше габарити і маса, простіше схема компенсації температурної похибки.

ТГ постійного струму бувають колекторними і безконтактними з напів-Водніково комутатором. Основний недолік колекторних машин - нестабільність параметрів, пов'язана зі зміною перехідного опору-лення ковзної контактної пари при зовнішніх впливах. Безконтактні ТГ мають зону нечутливості, підвищений рівень пульсацій і не-лінійності вихідної напруги. Це пов'язано з нелінійністю вольт-амперної характеристики елементів комутатора при мікрострумами.

Крім ТГ перерахованих типів застосовуються синхронні і індукторні ТГ.