Tachogeneraattorit - tyypit, laite ja toimintaperiaate

Sana "tachogenerator" tulee kahdesta sanasta - kreikan "tachos" tarkoittaa "nopea" ja latinan "generaattori". Takogeneraattori on säädettävä tai vakiosähköinen mittausmikrokone, joka on asennettu laitteen akselille ja joka muuntaa akselin pyörimisnopeuden nykyisen arvon sähkösignaaliksi, jonka parametri välittää tietoa pyörimistaajuudesta.

Tämä parametri voi olla tuotettu EMF tai signaalin taajuusarvo. Takogeneraattorin lähtösignaali voidaan syöttää visuaaliseen näyttöön (esim. näyttöön) tai automaattiseen akselin nopeudensäätölaitteeseen, jossa takogeneraattori toimii.

Tachogeneraattoreita on useita tyyppejä riippuen siitä, minkä tyyppistä signaalia syntyy ulostulossa: vaihtojännite- tai virtasignaalilla (asynkroniset tai synkroniset takogeneraattorit) tai vakiosignaalilla.

DC-takogeneraattori

DC-takogeneraattori on keräinkone, jonka viritys joko kestomagneeteilla (yleisempi) tai jännityskelalla (vähemmän), joka sijaitsee sen staattorissa. Mittaus-emf indusoituu takogeneraattorin roottorin käämiin ja se on suoraan verrannollinen roottorin pyörimiskulmanopeuteen, itse asiassa magneettivuon muutosnopeuteen, täsmällisesti sähkömagneettisen induktion lain mukaan.

Lähtösignaali - jännite, jonka arvo on myös suoraan verrannollinen roottorin pyörimiskulmanopeuteen - poistetaan harjojen kautta kollektorista. Koska työhön kuuluu keräilijä ja harjat, tällainen yksikkö kuluu nopeammin kuin AC-takogeneraattori. Ongelmana on, että harjankeräysyksikkö työskennellessään tuottaa impulssikohinaa tällaisen takogeneraattorin lähtösignaaliin.

Tavalla tai toisella DC-takogeneraattorin lähtösignaali on jännite, joka vaikeuttaa jännitteen tarkkaa muuntamista nopeudeksi, koska magneettinen poikkeutusvuo riippuu magneettien lämpötilasta, kosketuspisteen sähkövastuksesta. harjoista, joissa on keräilijä (joka muuttuu ajan myötä), lopuksi kestomagneettien demagnetoitumisesta ajan myötä.

Siitä huolimatta joissakin tapauksissa DC-takogeneraattorit ovat käteviä lähtösignaalin esitysmuodolle, samoin kuin luonnollinen ilmiö, jossa tämän signaalin napaisuus käännetään akselin pyörimissuunnan muutoksen mukaisesti.

DC-takogeneraattoreille on tunnusomaista «muunnostekijä» St, joka ilmaisee poistetun jännitteen Uout suhteen annettua jännitettä vastaavaan pyörintätaajuuteen Frot.Tämä parametri on määritelty takogeneraattorin teknisissä asiakirjoissa, ja se mitataan millivoltteina kerrottuna kierroksilla minuutissa. Kun tiedät tämän parametrin ja takogeneraattorin lähtöjännitteen, voit laskea virran taajuuden kaavalla:

Sähkömoottori sisäänrakennetulla takogeneraattorilla:

Asynkroninen AC-takogeneraattori

Asynkroniset AC-takogeneraattorit ovat rakenteeltaan samanlaisia asynkronisille oravahäkkimoottoreille… Roottori on valmistettu ontosta sylinteristä (yleensä kuparia tai alumiinia), ja staattorissa on kaksi käämitystä, jotka ovat suorassa kulmassa toisiinsa nähden. Yksi staattorin käämeistä on virityskäämi, toinen on lähtökäämi. Virityskelaan syötetään tietyn amplitudin ja taajuuden omaava vaihtovirta ja lähtökäämi liitetään mittauslaitteeseen.

Kun oravan roottori pyörii, se rikkoo ajoittain kahden kelan magneettivuon alkuperäisen ortogonaalisuuden, jolloin magneettikenttien kuvan vääristymisen seurauksena lähtökäämiin indusoituu ajoittain EMF. Jos roottori on paikallaan, virityskäämin magneettivuo ei vääristy eikä EMF aiheudu lähtökäämiin. Tässä generoidun EMF:n suuruus on verrannollinen akselin pyörimisnopeuteen.

Koska kenttäkäämiin syötetyllä virralla on oma taajuus, joka eroaa akselin pyörimisnopeudesta, tällaista takogeneraattoria kutsutaan asynkroniseksi. Tämä rakenne mahdollistaa muun muassa roottorin pyörimissuunnan arvioimisen lähtösignaalin vaiheen perusteella - pyörimissuuntaa vaihdettaessa vaihe vaihtuu.

Synkroninen AC-takogeneraattori

Synkroniset takogeneraattorit ovat harjattomia vaihtovirtakoneita.Roottorin magnetointi syntyy kestomagneetilla, kun staattorissa on yksi tai useampi käämi. Tässä tapauksessa sekä lähtösignaalin amplitudi että sen taajuus ovat verrannollisia akselin pyörimisnopeuteen. Nopeustiedot voidaan siksi mitata sekä amplitudiarvolla (amplitudin ilmaisu) että suoraan taajuudella (taajuuden ilmaisu). Pyörimissuuntaa ei kuitenkaan voida määrittää synkronisen takogeneraattorin lähtösignaalista.

Synkronisen AC-takogeneraattorin roottori voidaan valmistaa moninapaisen magneetin muotoon ja antaa useita pulsseja peräkkäin lähtösignaalissa yhdelle akselin kierrokselle. Tällaisilla takogeneraattoreilla, samoin kuin asynkronisilla, on pidempi käyttöikä, koska niissä ei ole mekaaniselle kulumiselle alttiita harjankeräyslaitteita.

Taajuuden tunnistus

Koska synkronisen takogeneraattorin lähtötaajuus ei riipu lämpötilasta ja muista tekijöistä, taajuusmittaukset sillä ovat tarkempia. Laskenta on hyvin yksinkertainen, riittää, kun tietää roottorin napaparien lukumäärän p:

Mutta on myös vivahde. Jotta laskelmien tarkkuus olisi riittävän korkea, on varattava aika, jonka aikana nopeus voi jo teoreettisesti muuttua, mikä tarkoittaa, että pulsseja laskettaessa mittausvirhe kasvaa, mikä on haitallista.

Mittausvirheen vähentämiseksi roottori tehdään moninapaiseksi, jotta laskelmat voidaan tehdä nopeammin, jolloin ohjausjärjestelmän vaste voi seurata nopeammin. Yhden navan taajuus lasketaan seuraavalla kaavalla:

missä N on luettujen pulssien lukumäärä, T on pulssien laskentajakso

Synkronisessa takogeneraattorissa signaalin amplitudi muuttuu nopeuden mukaan, joten lähtötaajuusilmaisinta suunniteltaessa on tärkeää ottaa huomioon takogeneraattorin lähtöjännitteiden koko mahdollinen amplitudialue.

Amplitudin tunnistus

Amplitudimenetelmällä taajuuden määrittämisessä taajuusilmaisimen piiri on yksinkertaisempi, mutta tässä on tärkeää ottaa huomioon sellaisten tekijöiden vaikutus kuin: lämpötila, muutos ei-magneettisessa raossa jne. Mitä suurempi taajuus , sitä suurempi on lähtösignaalin amplitudi, joten ilmaisinpiiri on yleensä tasasuuntaaja ja Alipäästösuodatin, jossa mV * rpm mitattu muuntokerroin mahdollistaa taajuuden määrittämisen seuraavan kaavan avulla:

Tässä artikkelissa käsiteltyjen perinteisten takogeneraattorityyppien lisäksi pulssiantureita käytetään myös nykyaikaisissa teknologioissa. perustuu optoerottimeen, Hall-anturit jne. Takogeneraattoreiden etuna on, että ilmaisimen kanssa yhdistettynä ne eivät vaadi lisävirtalähteitä. Perinteisten konetyyppisten takogeneraattoreiden haittoja ovat heikko herkkyys alhaisilla nopeuksilla ja käyttöön otettu jarrutusmomentti.