Taho ģeneratori — veidi, ierīce un darbības princips

Vārds "tahoģenerators" cēlies no diviem vārdiem - no grieķu "tachos", kas nozīmē "ātrs" un no latīņu valodas "ģenerators". Tahoģenerators ir mainīga vai konstanta elektriskā mērīšanas mikro mašīna, kas ir uzstādīta uz iekārtas vārpstas un pārvērš vārpstas griešanās ātruma pašreizējo vērtību elektriskajā signālā, kura parametrs nes informāciju par rotācijas frekvenci.

Šis parametrs var būt ģenerētais EMF vai signāla frekvences vērtību. Tahoģeneratora izejas signālu var ievadīt vizuālā displejā (piemēram, displejā) vai automātiskā vārpstas ātruma regulēšanas ierīcē, kurā darbojas tahoģenerators.

Taho ģeneratori ir vairāku veidu atkarībā no izejā ģenerētā signāla veida: ar mainīga sprieguma vai strāvas signālu (asinhroni vai sinhroni tahoģeneratori), vai ar nemainīgu signālu.

DC tahoģenerators

Līdzstrāvas tahoģenerators ir kolektora iekārta, kas ierosina vai nu ar pastāvīgiem magnētiem (visbiežāk), vai ar aizraujošu spoli (retāk), kas atrodas uz tā statora. Mērīšanas emf tiek inducēts uz tahoģeneratora rotora tinuma un izrādās tieši proporcionāls rotora griešanās leņķiskajam ātrumam, faktiski magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam, precīzi saskaņā ar ar elektromagnētiskās indukcijas likumu.

Izejas signāls - spriegums, kura vērtība ir tieši proporcionāla rotora griešanās leņķiskajam ātrumam - tiek noņemts caur birstēm no kolektora. Tā kā darbs ietver kolektors un otas, šāda iekārta ir pakļauta ātrākam nodilumam nekā maiņstrāvas tahoģenerators. Problēma ir tāda, ka otu savākšanas bloks sava darba procesā rada impulsu troksni šāda tahoģeneratora izejas signālā.

Tā vai citādi, līdzstrāvas tahoģeneratora izejas signāls ir spriegums, kas apgrūtina precīzu sprieguma pārvēršanu ātrumā, jo magnētiskās novirzes plūsma ir atkarīga no magnētu temperatūras, no elektriskās pretestības saskares punktā. no otām ar kolektoru (kas mainās ar laiku), visbeidzot - no pastāvīgo magnētu demagnetizācijas laika gaitā.

Tomēr dažos gadījumos līdzstrāvas tahoģeneratori ir ērti izejas signāla attēlojuma formai, kā arī dabiskai parādībai, ka šī signāla polaritāte tiek mainīta atbilstoši vārpstas griešanās virziena izmaiņām.

Līdzstrāvas tahoģeneratoriem ir raksturīgs «transformācijas koeficients» St, kas izsaka noņemtā sprieguma Uout attiecību pret dotajam spriegumam atbilstošo rotācijas frekvenci Frot.Šis parametrs ir norādīts tahoģeneratora tehniskajā dokumentācijā, un to mēra milivoltos, kas reizināts ar apgriezieniem minūtē. Zinot šo parametru un tahoģeneratora izejas spriegumu, jūs varat aprēķināt pašreizējo frekvenci, izmantojot formulu:

Elektromotors ar iebūvētu tahoģeneratoru:

Asinhronais maiņstrāvas tahoģenerators

Asinhronie maiņstrāvas tahoģeneratori pēc konstrukcijas ir līdzīgi asinhroniem vāveres korpusa motoriem… Rotors šeit ir izgatavots kā doba cilindra (parasti vara vai alumīnija) forma, un statoram ir divi tinumi, kas atrodas taisnā leņķī viens pret otru. Viens no statora tinumiem ir ierosmes tinums, otrais ir izejas tinums. Uz ierosmes spoli tiek piegādāta noteiktas amplitūdas un frekvences maiņstrāva, un izejas spole ir savienota ar mērierīci.

Kad vāveres rotors griežas, tas periodiski pārtrauc abu spoļu magnētisko plūsmu sākotnējo ortogonalitāti, magnētisko lauku attēla izkropļojumu rezultātā izejas spolē periodiski tiek inducēts EML. Ja rotors ir nekustīgs, tad ierosmes spoles magnētiskā plūsma netiek izkropļota un izejas spolē netiek inducēts EML. Šeit ģenerētā EML lielums ir proporcionāls vārpstas griešanās ātrumam.

Tā kā lauka tinumam piegādātajai strāvai ir sava frekvence, kas atšķiras no vārpstas griešanās ātruma, šādu tahoģeneratoru sauc par asinhronu. Cita starpā šī konstrukcija ļauj spriest par rotora griešanās virzienu pēc izejas signāla fāzes - mainot griešanās virzienu, fāze tiek apgriezta.

Sinhronais maiņstrāvas tahoģenerators

Sinhronie tahoģeneratori ir bezsuku maiņstrāvas iekārtas.Rotora magnetizāciju rada pastāvīgais magnēts, kamēr statoram ir viens vai vairāki tinumi. Šajā gadījumā gan izejas signāla amplitūda, gan tā frekvence būs proporcionāla vārpstas griešanās ātrumam. Tāpēc ātruma datus var izmērīt gan pēc amplitūdas vērtības (amplitūdas noteikšana), gan tieši pēc frekvences (frekvences noteikšana). Tomēr rotācijas virzienu nevar noteikt pēc sinhronā tahoģeneratora izejas signāla.

Sinhronā maiņstrāvas tahoģeneratora rotoru var izgatavot daudzpolu magnēta formā un izejas signālā uz vienu vārpstas apgriezienu dot vairākus impulsus pēc kārtas. Šādiem tahoģeneratoriem kopā ar asinhronajiem ir ilgāks kalpošanas laiks, jo tiem nav otu savākšanas ierīces, kas ir pakļauta mehāniskam nodilumam.

Frekvences noteikšana

Tā kā sinhronā tahoģeneratora izejas frekvence nav atkarīga no temperatūras un citiem faktoriem, frekvences mērījumi ar to ir precīzāki. Aprēķins ir ļoti vienkāršs, pietiek zināt rotora polu pāru skaitu p:

Bet ir arī nianse. Lai aprēķinu precizitāte būtu pietiekami augsta, ir jāatvēl laiks, kurā teorētiski jau var mainīties ātrums, kas nozīmē, ka, kamēr tiek skaitīti impulsi, palielinās mērījumu kļūda, kas ir kaitīgi.

Lai samazinātu mērījumu kļūdu, rotors ir izgatavots daudzpolu, lai aprēķinus varētu veikt ātrāk, tad ātrāk varētu sekot vadības sistēmas reakcija. Vienam polam frekvenci aprēķina, izmantojot šādu formulu:

kur N ir nolasīto impulsu skaits, T ir impulsu skaitīšanas periods

Sinhronajam tahoģeneratoram signāla amplitūda mainās atkarībā no ātruma, tāpēc, projektējot izejas frekvences detektoru, ir svarīgi ņemt vērā visu iespējamo tahoģeneratora izejas spriegumu amplitūdu diapazonu.

Amplitūdas noteikšana

Izmantojot frekvences noteikšanas amplitūdas metodi, frekvences detektora ķēde būs vienkāršāka, taču šeit ir svarīgi ņemt vērā tādu faktoru ietekmi kā: temperatūra, nemagnētiskās spraugas izmaiņas utt. frekvence , jo lielāka ir izejas signāla amplitūda, tāpēc detektora ķēde parasti ir taisngriezis un Zemas caurlaidības filtrs, kur konversijas koeficients, ko mēra mV * apgr./min, ļauj noteikt frekvenci, izmantojot šādu formulu:

Papildus šajā rakstā apskatītajiem tradicionālajiem tahoģeneratoru veidiem mūsdienu tehnoloģijās tiek izmantoti arī impulsa sensori. pamatojoties uz optroniem, Zāles sensori utt. Tahoģeneratoru priekšrocība ir tāda, ka, savienojot tos ar detektoru, tiem nav nepieciešami nekādi papildu strāvas avoti. Tradicionālo mašīnu tipa tahoģeneratoru trūkumi ietver sliktu jutību pie maziem ātrumiem un ieviesto bremzēšanas momentu.