Tahogenerator

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 6 martie 2021; verificarea necesită 1 editare .

Tahogenerator (din altă greacă τάχος  - „rapid”, „viteză” și lat.  generator „producător”) - o micromașină electrică, un generator de măsurare a curentului continuu sau alternativ , conceput pentru a converti valoarea instantanee a frecvenței ( viteza unghiulară ) a rotația arborelui într-un semnal electric unic legat de viteză.

De obicei, valoarea ( EMF ), iar în unele tipuri de tahogeneratoare și frecvența semnalului sunt direct proporționale cu viteza rotorului.

Semnalul electric al tahogeneratorului este furnizat fie pentru afișarea directă și citirea citirilor către un dispozitiv secundar calibrat în unități de viteză de rotație - indicator tahometru , fie la intrarea dispozitivelor de control automat care reglează viteza de rotație.

Cum funcționează

Conform principiului de funcționare, tahogeneratoarele sunt împărțite în mai multe tipuri - cu un semnal de ieșire de curent alternativ sau tensiune (sincron și asincron) și cu un semnal de ieșire de curent continuu.

tahogeneratoare DC

Mașini colectoare mici, în care fluxul de excitație este creat de un magnet permanent sau de o înfășurare independentă.

Aceste tahogeneratoare sunt generatoare de curent continuu cu colectoare convenționale, dar cu excitație constantă, realizată de obicei de magneți statori permanenți. Deoarece EMF indusă în înfășurările rotorului este direct proporțională cu rata de modificare a fluxului magnetic în înfășurări în conformitate cu legea lui Faraday , atunci tensiunea îndepărtată din periile colectorului este direct proporțională cu viteza de rotație a rotorului.

Datorită prezenței unui ansamblu perie-colector, resursa și fiabilitatea acestui tip de tahogenerator este mai mică decât, de exemplu, cea a tahogeneratoarelor cu curent alternativ, iar datorită procesului de comutare a plăcilor colectoare și a periilor, zgomotul de impuls electric suplimentar este generată în timpul rotației semnalului de ieșire a tahogeneratorului.

Semnalul informativ al tahogeneratorului DC este tensiunea electrică , care provoacă erori suplimentare de conversie a vitezei, în principal datorită dependenței fluxului de polarizare magnetică de temperatură, rezistenței electrice tranzitorii dintre perii și colector, modificări ale fluxului de polarizare magnetică al magnet permanent al statorului în timp datorită autodemagnetizării și modificărilor decalajului dintre rotor și stator.

Avantajele tahogeneratoarelor de curent continuu sunt o formă convenabilă de reprezentare a semnalului de ieșire și capacitatea de a determina nu numai viteza de rotație a rotorului, ci și direcția de rotație a acestuia (când se schimbă direcția de rotație, semnalul de ieșire își schimbă polaritatea) .

Raportul dintre tensiunea de ieșire și viteza rotorului se numește „sensibilitatea tahogeneratorului” sau „factor de conversie” sau „panta tahogeneratorului” și este de obicei specificat în fișa de date a tahogeneratorului în milivolti pe rotație pe minut. În funcție de acest parametru și de tensiunea de ieșire, viteza rotorului poate fi determinată prin formula:

unde  este viteza rotorului în rotații pe minut,  - tensiunea de ieșire a tahogeneratorului,  este factorul de conversie.

Tahogeneratoare asincrone de curent alternativ

Prin proiectare, ele sunt similare cu motoarele electrice asincrone cu un rotor cu colivie. Rotorul cu cuști de veveriță este de obicei realizat sub forma unui cilindru gol din aluminiu sau cupru . Pe statorul unui astfel de tahogenerator cu fluxuri magnetice orientate unul față de celălalt la un unghi de 90 °, există două înfășurări, dintre care una (înfășurarea câmpului) este alimentată de un curent sinusoidal alternativ de frecvență constantă și amplitudine constantă și al doilea este o ieșire, iar la acesta poate fi conectat un dispozitiv de măsurare (voltmetru AC, calibrat, de exemplu, în rpm) sau intrarea unui sistem de control automat.

Principiul de funcționare se bazează pe antrenarea fluxului magnetic indus în rotor de către un rotor cu veveriță în timpul rotației acestuia. Cu un rotor staționar, deoarece câmpurile magnetice ale înfășurării de excitație și ale înfășurării de ieșire sunt reciproc perpendiculare, tensiunea de ieșire este zero. Când rotorul se rotește, această perpendicularitate este încălcată și în înfășurarea de ieșire este indusă un EMF proporțional cu viteza de rotație.

Deoarece frecvența tensiunii de ieșire nu depinde de viteza rotorului și este egală cu frecvența tensiunii din înfășurarea câmpului, acest tip de tahogenerator se numește asincron.

Tahogeneratorul asincron vă permite, de asemenea, să determinați direcția de rotație a rotorului, la schimbarea direcției, faza semnalului de ieșire se modifică cu 180 °.

Tahogeneratoare sincrone de curent alternativ

Sunt mașini sincrone fără perii cu un rotor polarizat de un magnet permanent . Statorul are una sau mai multe înfășurări.

Un astfel de tahogenerator transformă viteza rotorului într-o tensiune alternativă, a cărei amplitudine și frecvență sunt direct proporționale cu viteza rotorului.

Dezavantajul unui tahogenerator sincron este imposibilitatea de a determina direcția de rotație, ceea ce este nedorit în unele aplicații.

Adesea, rotorul este realizat sub forma unui magnet permanent multipolar, astfel încât mai multe perioade ale semnalului de ieșire sunt generate pe 1 rotație a rotorului.

Măsurătorile vitezei de rotație sunt permise în două moduri - frecvență și amplitudine.

Tahogeneratoarele sincrone și asincrone au o durată de viață mai mare în comparație cu tahogeneratoarele cu tensiune constantă, deoarece nu au un ansamblu colector-perie.

Metoda de frecvență pentru determinarea vitezei de rotație

Deoarece frecvența semnalului de ieșire nu depinde de temperatură, de scăderea fluxului magnetic cauzată de îmbătrânire și de dimensiunea decalajului dintre rotorul și statorul tahogeneratorului, această metodă este una dintre cele mai precise.

Viteza de rotație este calculată determinând frecvența semnalului de ieșire și apoi calculând viteza rotorului folosind formula:

unde  este viteza rotorului în Hz ,  - frecvența semnalului la ieșirea tahogeneratorului în Hz,  - numărul de perechi de poli ai rotorului tahogeneratorului.

Dezavantajul metodei frecvenței este că este nevoie de mai mult timp pentru a determina viteza cu mai multă precizie, iar în acest timp viteza se poate schimba semnificativ. Rezultă din aceasta că cu cât se petrece mai mult timp pentru acumularea de impulsuri pentru a determina frecvența, cu atât eroarea dinamică a măsurătorilor este mai mare, prin urmare, în sistemele servo pentru controlul automat al vitezei de rotație, există o întârziere în răspuns. la o perturbare, iar acest lucru este nedorit în unele aplicații.

Pentru a reduce eroarea dinamică, se folosesc tahogeneratoare cu un număr mai mare de poli, ceea ce face posibilă reducerea timpului de determinare a frecvenței de ieșire și, prin urmare, a timpului de răspuns al sistemului de control de autoreglare.

Frecvența semnalului poate fi determinată din perioadele acumulate și medii ale mai multor impulsuri. Calculul se face dupa formula:

unde  este frecvența semnalului la ieșirea tahogeneratorului,  este numărul de impulsuri acumulate,  - durata perioadei.

Cu această metodă de determinare a vitezei de rotație, trebuie să se țină cont de faptul că se modifică și amplitudinea semnalului de ieșire, ceea ce înseamnă că intrarea detectorului de frecvență trebuie proiectată pentru a primi un semnal de intrare cu o amplitudine foarte variabilă, care este uneori un dezavantaj din cauza complexității circuitului.

Metoda amplitudinii pentru determinarea vitezei de rotație

Această metodă de determinare a frecvenței nu este foarte precisă din cauza dependenței de temperatură, a decalajului dintre rotor și stator, de modificările fluxului magnetic al magnetului rotorului în timpul îmbătrânirii și, de asemenea, din cauza efectului intermodulării frecvenței asupra elemente de circuit reactiv. Dar, în unele cazuri, această metodă se justifică, compensând deficiențele prin simplitatea schemei de control.

Pe măsură ce viteza de rotație crește, EMF generat în înfășurarea statorului STG va crește. Pentru a prelua citirile de la tahogenerator și a le aduce într-o formă convenabilă, se utilizează un redresor cu una sau două jumătate de undă și un filtru trece-jos pentru a netezi ondulațiile.

Raportul dintre tensiune și viteza rotorului descrie panta tensiunii de ieșire sau factorul de conversie, reprezentat de obicei în (milivolți pe rotație pe minut). Conform acestui parametru, viteza rotorului poate fi determinată prin formula:

unde  este viteza rotorului în Hz ,  - tensiunea de funcționare de ieșire de la tahogenerator,  - panta tensiunii de iesire in .

Avantaje și dezavantaje

Avantaje:

  • O pereche de tahogenerator - tahometru nu necesită surse de alimentare suplimentare, este simplu și destul de fiabil în funcționare.

Defecte:

  • Tahogeneratoarele nu pot măsura rotația foarte lentă - amplitudinea semnalului generat devine foarte mică.
  • Generatoarele de taho creează un cuplu de frecare suplimentar pe arborele rotativ, care introduce o anumită eroare de măsurare, dar de obicei nu este semnificativă.
  • Acestea conțin piese mobile și, prin urmare, necesită întreținere periodică.

Alți senzori de viteză

Odată cu dezvoltarea electronicii, tahogeneratoarele sunt înlocuite din ce în ce mai mult cu senzori de impuls, de exemplu, circuite cu optocuple de tip deschis care generează impulsuri atunci când un fascicul de lumină este reflectat de semnele de contrast de pe arbore sau când fasciculul de lumină este întrerupt de un obturator - un rotor conectat la senzori de unghi de rotație a arborelui (encodere) sau senzori inductivi de impuls , senzori Hall și alți senzori electronici de impuls similari .

Vezi și

Literatură

Link -uri