Тахогенераторы: синхронные, асинхронные и индукционные тахогенераторы постоянного тока

Устройство предназначено для моментального преобразования скорости ротора в пропорциональное значение электрического напряжения. Тахогенераторы используются в качестве датчиков контроля и измерения скорости и являются информативной электрической машиной.

Они представляют собой микромашины для обеспечения стабильности технологических процессов и повышения качества получаемой продукции, а также для увеличения чувствительности систем, предназначенных для автоматического управления.

По своим конструктивным особенностям тахогенераторы аналогичны устройству конструкции электродвигателя постоянного тока. Возбуждение производится от постоянных магнитов и от электромагнитов.

Принцип работы

Работа устройства заключается в пропорциональном отношении скорости вращения вала генератора к его электродвижущей силе (ЭДС). Величина потока возбуждения сохраняется неизменной.

Виды тахогенераторов

• тахогенераторы асинхронного типа;
• синхронные тахогенераторы, используемые в сети переменного тока;
• машины индукционные типа, с возбуждением от постоянного магнита (тока).

Индукционные тахогенераторы постоянного тока

Устройства этого типа аналогичны машине постоянного тока с независимым возбуждением, осуществляемым от постоянных магнитов. Для этих машин характерна изменчивая величина передаточного коэффициента, это происходит по причине того, что щеточный контакт имеет нелинейное сопротивление. Реакции якоря создает неравномерность магнитной индукции в зазорах генератора, особенно при малом и наибольшем значении скорости.

Снижение нелинейности происходит за счет использования металлизированных обмедненных щеток, для которых характерно малое падение значения напряжения. Нелинейность, по причине реакции якоря, понижается за счет ограничения скорости и повышением величины сопротивления нагрузки.

На качество работы данного устройства оказывают влияние погрешности в технологическом плане и из-за конструктивных особенностей тахогенератора. В них входят:

• пульсирующие скачки напряжения в коллекторе, зависящие от количества составляющих пластин коллектора;
• зубчатая конструкция якоря;
• несимметрия воздушного зазора влечет к оборотным пульсациям.

При невысокой скорости вращения, из-за этих погрешностей происходит искажение выходного сигнала, понижение значения частоты и повышается амплитуда, что способствует ограничению скоростной нижней границы тахогенератора. Для повышения качества работы и сглаживания пульсаций, в конструкции тахогенератора применяют повышенное количество пластин в коллекторе. Также используются якоря, в конструкции которых применяются пазы, особенность их заключается в скосе на одно зубчатое деление. Воздушный зазор увеличивается.

Для достижения высокой точности, конструкция тахогенератора выполняется с якорем, в котором отсутствуют пазы. Дополнительное подключение конденсаторной батареи способствует снижению пульсаций, конденсатор служит в качестве высокочастотного фильтра.

Синхронные тахогенераторы

Синхронные тахогенераторы аналогичны по внешнему виду синхронной машине малой мощности с магнитоэлектрическим возбуждением, небольших габаритных размеров ротор, которой используется в качестве постоянного магнита. В этом случае, для сглаживания амплитуды и частоты, которые по отношению к скорости вращения пропорциональны, используются полупроводниковые выпрямители.

Этот тип тахогенератора можно охарактеризовать переменной частотой, это представляет затруднение для применения в схемах стандартного предназначения, переменного тока. Он отличается нечувствительностью к изменению направления вращения вала двигателя. В синхронных тахогенераторах используется большое количество пар полюсов. По этой причине, синхронные тахогенераторы применяются для электроприводов с небольшой скоростью вращения вала.

Основные причины, создающие погрешность тахогенераторов синхронного типа

• напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи;
• несимметрия воздушного зазора, она способствует возникновению низкочастотных пульсаций;
• магнитный поток сопровождается зубцовыми пульсациями;
• параметры машины зависят от температурных изменений.

Условия и меры, применяемые при эксплуатации синхронных тахогенераторов для компенсации погрешностей аналогичны мерам, используемым для тахогенераторов постоянного тока. Пульсации выпрямленного напряжения выравниваются за счет изготовления конструкции ротора с полюсами специального профиля, благодаря этому получается необходимая ЭДС. Снижение зубцовых пульсаций происходит за счет использования сглаживающего фильтра.

Достоинства синхронных тахогенераторов

• виброустойчивость;
• пыле- и влагозащищенность;
• взрывобезопасность.

Асинхронный тахогенератор

Тахогенератор асинхронного типа по конструктивным особенностям аналогичен двухфазному исполнительному электродвигателю с короткозамкнутым тонкостенным ротором «беличья клетка». Питание осуществляется от электрической сети напряжения переменного тока и подается на обмотку возбуждения.

Выходная обмотка наводит двойное ЭДС, первая ЭДС со значением переменного тока трансформаторного типа (изнутри ротора), вторая ЭДС, вращения (с внешней стороны ротора). Первая ЭДС под воздействием токов создает результирующий продольный магнитный поток. При воздействии второй ЭДС, токи создают свой магнитный поток, наводящий в обмотке тахогенератора – ЭДС выходы.

Частота и амплитуда синусоиды электрической переменной сети относится пропорционально к количеству оборотов вращения ротора генератора. Чтобы изменить направления вращения, необходимо поменять выходную фазу на противоположную.

Использование тахогенераторов нашло применение в автоматических устройствах и в системах управления в виде безинерционного элемента. Для систем, в которых величина выхода является углом поворота, тахогенератор выступает в качестве абсолютного дифференциатора. В электрической цепи, к которой присоединен тахогенератор – электромагнитная инерция принимается в качестве добавочного апериодического звена.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните в раздел Электродвигатели, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.