8. Тахогенератори (датчики швидкості)
У системах контролю і керування використовуються електротехнічні прилади, які перетворюють лінійну або кутову швидкість в електричний сигнал. Широкого розповсюдження набули прилади, принцип дії яких ґрунтується на використанні електромагнітної індукції.
8.1. Тахогенератори постійного струму
Тахогенератори постійного струму це малопотужні генератори незалежного збудження спеціального виконання. Збудження цих машин здійснюється електромагнітом або постійним магнітом. Тахогенератор постійного струму з електромагнітним незалежним збудженням зображено на рис. 8.1.
Згідно з теорією електричних машин постійного струму електрорушійна сила генератора визначається так:
,
(8.1)
де k – конструктивний коефіцієнт машини; Ф – магнітний поток збудження; – швидкість обертання якора.
До клем обмотки збудження L підводиться стабілізована постійна напруга Uз. Змінюючи опір R, підбирають величину магнітного потоку збудження Ф, яка б відповідала вимогам системи контролю або керування конкретної електроустановки. До вихідних клем може бути підключено вольтметр у випадку контролю швидкості або вхід зворотного зв’язку системи керування.
Тахогенератори постійного струму виготовляються потужністю від 0,023 до 0,115 кВт при номінальному струмі від 0,1 до 0,5 А і номінальній напрузі на обмотці збудження Uз = 35 В.
Широкого застосування в системах контролю швидкості (інформаційних) набули тахогенератори
постійного струму зі збудженням від постійного магніту, рис. 8.2.
. Тахогенератори змінного струму.
В якості тахогенераторів змінного струму, як правило, використовуються однофазні асинхронні двигуни з короткозамкненим або полим ротором. Проте можуть бути використані й інші машини змінного струму. На рис. 8.3 зображена принципова електрична схема тахогенератора змінного струму, в якій використовується однофазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором.
Вісі обмоток розташовуються на статорі під кутом 90о. До первинної обмотки W1 підводиться змінна напруга 200 В з частотою до 500 Гц. Ця обмотка є збудником змінного (пульсуючого) магнітного поля. Обмотка W2 є індикаторною обмоткою, в якій індукується змінна ЕРС, яка пропорційна частоті обертання короткозамкненого ротора. Ця ЕРС для підвищення точності виміру кутової швидкості випрямляється діодним випрямлячем і згладжується RC фільтром.
Номінальна
потужність тахогенераторів змінного
струму складає 25 Вт. Номінальна кутова
швид-кість – від 20 до 200 с-1.
Принцип роботи Тахо-генератора змінного струму описаний далі.
При нерухомому ро-торі (рис. 8.4, а) і наявності змінного струму в обмотці W1 у тахогенераторі існує пульсуюче магнітне поле Ф1, яке пронизує контур ІІ-ІІ короткозамкненої обмотки ротора, створюючи у ній струм. Виникає результуючий магнітний потік ФІІ (на рис. 8.4, а не зображено). Цей результуючий магнітний потік в контурі І-І короткозамкненої обмотки ротора не викликає процесів електромагнітної індукції, оскільки магнітні силові лінії цього магнітного поля не перетинають площину цього контуру.
При обертанні ротора (рис. 8.4, б), плоскість контуру І-І перетинають магнітні силові лінії результуючого магнітного потоку, що призводить до наведення в цій обмотці ЕРС Е, пропорційній кутовій швидкості ω.
Рис. 8.4