Tachogenerátor

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. március 6-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Tachogenerátor ( más görög τάχος - "gyors", "sebesség" és lat. generátor "termelő") - elektromos mikrogép, egyen- vagy váltakozó áram mérőgenerátora, amelyet arra terveztek, hogy átalakítsa a frekvencia ( szögsebesség ) pillanatnyi értékét . a tengely forgása egyedi fordulatszám-függő elektromos jellé.

Általában az érték ( EMF ), valamint bizonyos típusú tachogenerátoroknál és a jel frekvenciája egyenesen arányos a forgórész fordulatszámával.

A tachogenerátor elektromos jele vagy a leolvasások közvetlen kijelzésére és leolvasására kerül a fordulatszám egységeiben kalibrált másodlagos eszközbe - fordulatszámmérő mutatóba , vagy a forgási sebességet szabályozó automatikus vezérlőberendezések bemenetére.

Hogyan működik

A működési elv szerint a tachogenerátorok többféle típusra oszthatók - váltakozó áramú vagy feszültségű (szinkron és aszinkron) kimeneti jellel és egyenáramú kimeneti jellel.

DC tachogenerátorok

Kis kollektoros gépek, amelyekben a gerjesztő fluxust állandó mágnes vagy független tekercs hozza létre.

Ezek a tachogenerátorok hagyományos kollektoros egyenáramú generátorok, de állandó gerjesztéssel, általában állandó állórész mágnesekkel . Mivel a Faraday-törvény szerint a forgórész tekercseiben indukált EMF egyenesen arányos a tekercsekben lévő mágneses fluxus változási sebességével , így a kollektorkefékről levezetett feszültség egyenesen arányos a forgórész forgási sebességével.

A kefe-kollektor szerelvény jelenléte miatt az ilyen típusú tachogenerátorok erőforrása és megbízhatósága kisebb, mint például a váltakozó áramú tachogenerátoroké, valamint a kollektorlemezek és kefék kapcsolási folyamata miatt további elektromos impulzuszaj a tachogenerátor kimeneti jelének forgása során keletkezik.

Az egyenáramú tachogenerátor információs jele elektromos feszültség , amely további sebesség-átalakítási hibákat okoz, elsősorban a mágneses előfeszítő fluxus hőmérséklettől való függése, a kefék és a kollektor közötti tranziens elektromos ellenállás , valamint a mágneses előfeszítési fluxus változása miatt. állórész állandó mágnese idővel az önlemágnesezés és a forgórész és az állórész közötti rés változása miatt.

Az egyenáramú tachogenerátorok előnyei a kimeneti jelek kényelmes megjelenítési formája, valamint az a képesség, hogy nemcsak a forgórész forgási sebességét, hanem a forgásirányát is meghatározzák (a forgásirány megváltoztatásakor a kimeneti jel polaritása megváltozik) .

A kimeneti feszültség és a forgórész fordulatszám arányát "tachogenerátor érzékenységnek" vagy "átváltási tényezőnek" vagy "tachogenerátor meredekségnek" nevezik, és általában a tachogenerátor adatlapján millivolt/fordulat/perc egységben adják meg. Ennek a paraméternek és a kimeneti feszültségnek megfelelően a forgórész fordulatszáma a következő képlettel határozható meg:

F_{rot}={\frac {U_{out}}{S_{t}}},

hol a rotor fordulatszáma fordulat/percben,

{\displaystyle F_{rot))

U_{out}

- a tachogenerátor kimeneti feszültsége,

Utca

az átváltási tényező.

Aszinkron váltóáramú tachogenerátorok

Kialakításukban hasonlítanak az aszinkron villanymotorokhoz, mókuskalitkás rotorral. A mókusketreces rotor általában üreges alumínium vagy réz henger formájában készül. Egy ilyen, egymáshoz képest 90°-os szögben elhelyezett mágneses fluxusú tachogenerátor állórészén két tekercs van, amelyek közül az egyiket (mezőtekercset) állandó frekvenciájú és állandó amplitúdójú váltakozó szinuszos áram táplálja, és a a második egy kimenet, amelyhez mérőeszköz csatlakoztatható, készülék (AC voltmérő, pl. rpm-ben kalibrálva), vagy egy automatikus vezérlőrendszer bemenete.

A működési elv azon alapul, hogy a forgórészben egy mókusketreces forgórész által indukált mágneses fluxus a forgása során magával ragadja. Álló rotornál, mivel a gerjesztő tekercs és a kimeneti tekercs mágneses tere egymásra merőleges, a kimeneti feszültség nulla. Amikor a forgórész forog, ez a merőlegesség megsérül, és a forgási sebességgel arányos EMF indukálódik a kimeneti tekercsben.

Mivel a kimeneti feszültség frekvenciája nem függ a forgórész fordulatszámától, és egyenlő a terepi tekercsben lévő feszültségfrekvenciával, az ilyen típusú tachogenerátorokat aszinkronnak nevezik.

Az aszinkron tachogenerátor lehetővé teszi a forgórész forgásirányának meghatározását is, irányváltáskor a kimeneti jel fázisa 180 ° -kal változik.

Szinkron váltóáramú tachogenerátorok

Ezek kefe nélküli szinkron gépek , amelyeknek rotorja állandó mágnessel van előfeszítve . Az állórész egy vagy több tekercseléssel rendelkezik.

Egy ilyen tachogenerátor a forgórész fordulatszámát váltakozó feszültséggé alakítja, amelynek amplitúdója és frekvenciája egyenesen arányos a forgórész fordulatszámával.

A szinkron tachogenerátor hátránya, hogy nem lehet meghatározni a forgásirányt, ami bizonyos alkalmazásokban nem kívánatos.

A rotor gyakran többpólusú állandó mágnes formájában készül, így a kimenő jel több periódusa keletkezik a forgórész 1 fordulatánként.

A forgási sebesség mérése kétféleképpen megengedett - frekvencia és amplitúdó.

A szinkron és aszinkron tachogenerátorok élettartama hosszabb az állandó feszültségű tachogenerátorokhoz képest, mivel nincs kollektor-kefe szerelvényük.

Frekvenciamódszer a forgási sebesség meghatározására

Mivel a kimenő jel frekvenciája nem függ a hőmérséklettől, az öregedés okozta mágneses fluxus csökkenéstől és a tachogenerátor forgórésze és állórésze közötti hézag nagyságától, ez a módszer az egyik legpontosabb.

A forgási sebesség kiszámítása a kimeneti jel frekvenciájának meghatározásával, majd a forgórész fordulatszámának kiszámításával történik a képlet segítségével:

F_{rot}={\frac {F_{out}}{p)),

hol a rotor fordulatszáma Hz -ben,

{\displaystyle F_{rot))

F_{out}

- a jel frekvenciája a tachogenerátor kimenetén Hz-ben,

p

- a tachogenerátor forgórészének póluspárjainak száma.

A frekvencia módszer hátránya, hogy több időre van szükség a sebesség pontosabb meghatározásához, és ezalatt a sebesség jelentősen változhat. Ebből az következik, hogy minél több időt fordítanak az impulzusok felhalmozására a frekvencia meghatározására, annál nagyobb a mérések dinamikus hibája, ezért a forgási sebesség automatikus szabályozására szolgáló szervo rendszerekben késik a válasz. zavart okoz, és ez bizonyos alkalmazásokban nem kívánatos.

A dinamikus hiba csökkentése érdekében nagyobb pólusszámú tachogenerátorokat alkalmaznak, ami lehetővé teszi a kimeneti frekvencia meghatározásához szükséges idő, és ezáltal az autoregulációs vezérlőrendszer válaszidejének csökkentését.

A jel frekvenciája több impulzus halmozott és átlagolt periódusaiból határozható meg. A számítás a következő képlet szerint történik:

F_{out}={\frac {N}{T_{1}+...+T_{N))}={\frac {N}{\sum _{i=1}^{N} T_{i}}},

hol van a jel frekvenciája a tachogenerátor kimenetén,

F_{out}

N

a felhalmozott impulzusok száma,

T

- az időszak időtartama.

Ennél a forgási sebesség meghatározási módszernél figyelembe kell venni, hogy a kimenő jel amplitúdója is változik, ami azt jelenti, hogy a frekvenciadetektor bemenetét úgy kell kialakítani, hogy egy szélesen változó amplitúdójú bemeneti jelet vegyen, ami a néha hátrány az áramkör bonyolultsága miatt.

A forgási sebesség meghatározására szolgáló amplitúdó módszer

Ez a frekvenciameghatározási módszer nem túl pontos a hőmérséklettől való függés, a forgórész és az állórész közötti rés, a rotormágnes mágneses fluxusának öregedés során bekövetkező változásai miatt, valamint a frekvencia intermoduláció hatása miatt. reaktív áramköri elemek. De bizonyos esetekben ez a módszer igazolja magát, és az ellenőrzési séma egyszerűségével kompenzálja a hiányosságokat.

A forgási sebesség növekedésével az STG állórész tekercsében generált EMF növekszik. A tachogenerátor leolvasásához és kényelmes formába hozásához egy vagy két félhullámú egyenirányítót és egy aluláteresztő szűrőt használnak a hullámok kisimítására.

A feszültség és a forgórész fordulatszám aránya a kimeneti feszültség meredekségét vagy konverziós tényezőjét írja le, amelyet általában (millivolt/fordulat/perc) adnak meg. E paraméter szerint a forgórész fordulatszáma a következő képlettel határozható meg: $mV/RPM$

F_{rot}={\frac {U_{out}}{60S_{t}}},

hol a rotor fordulatszáma Hz -ben,

{\displaystyle F_{rot))

U_{out}

- a tachogenerátor kimeneti üzemi feszültsége,

Utca

- a kimeneti feszültség meredeksége -ben .

mV/RPM

Előnyök és hátrányok

Előnyök:

Egy pár tachogenerátor - fordulatszámmérő nem igényel további áramforrásokat, egyszerű és meglehetősen megbízható működésben.

Hibák:

A tachogenerátorok nem képesek nagyon lassú forgást mérni - a generált jel amplitúdója nagyon kicsivé válik.
A tacho generátorok további súrlódási nyomatékot hoznak létre a forgó tengelyen, ami némi mérési hibát okoz, de általában nem jelentős.
Mozgó alkatrészeket tartalmaznak, ezért rendszeres karbantartást igényelnek.

Egyéb sebességérzékelők

Az elektronika fejlődésével a tachogenerátorokat egyre inkább felváltják az impulzusérzékelők, például a nyitott típusú optocsatolóval ellátott áramkörök, amelyek impulzusokat generálnak, amikor a fénysugár visszaverődik a tengelyen lévő kontrasztjelekről, vagy ha a fénysugarat egy obturátor megszakítja. a tengelyhez csatlakoztatott járókerék - forgásszög-érzékelők (kódolók) , vagy impulzus induktív érzékelők , Hall-érzékelők és más hasonló impulzuselektronikai érzékelők .

Lásd még

Irodalom

Armensky E. V., Falk G. B. Elektromos mikrogépek: Tankönyv diákoknak. egyetemek elektrotechnikai szakterületei . - 3., átdolgozott és kiegészítő .. - M . : Felsőiskola, 1985. - 231 p. — 22.000 példány.
Chechet Yu. S. Automata készülékek elektromos mikrogépei. – 1964.

Linkek

Tachogenerátor - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból .
Tachogenerátor / Lopukhina E. M. // Nagy Orosz Enciklopédia : [35 kötetben] / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M . : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.