Generatoare taho — tipuri, dispozitiv și principiu de funcționare

Cuvântul „tahogenerator” provine din două cuvinte – din grecescul „tachos” care înseamnă „rapid” și din latinescul „generator”. Tahogeneratorul este o micromașină electrică de măsurare variabilă sau constantă, care este montată pe arborele echipamentului și transformă valoarea curentă a vitezei de rotație a arborelui într-un semnal electric, al cărui parametru poartă informații despre frecvența de rotație.

Acest parametru poate fi EMF generat sau valoarea frecvenței semnalului. Semnalul de ieșire de la tahogenerator poate fi transmis către un afișaj vizual (de exemplu, un afișaj) sau către un dispozitiv automat de control al vitezei arborelui pe care funcționează tahogeneratorul.

Generatoarele de taho sunt de mai multe tipuri, în funcție de tipul de semnal generat la ieșire: cu un semnal alternativ de tensiune sau curent (tahogeneratoare asincrone sau sincrone), sau cu un semnal constant.

tahogenerator DC

Un tahogenerator de curent continuu este o mașină colectoare cu excitație fie de către magneți permanenți (mai obișnuiți), fie de o bobină de excitare (mai puțin obișnuită) situată pe statorul său. FEM de măsurare este indusă pe înfășurarea rotorului a tahogeneratorului și se dovedește a fi direct proporțională cu viteza unghiulară de rotație a rotorului, de fapt cu rata de modificare a fluxului magnetic, în conformitate exactă. cu legea inducției electromagnetice.

Semnalul de ieșire - o tensiune a cărei valoare este, de asemenea, direct proporțională cu viteza unghiulară de rotație a rotorului - este îndepărtat prin periile din colector. Întrucât jobul implică colector și perii, o astfel de unitate este supusă la o uzură mai rapidă decât un tahogenerator AC. Problema este că în procesul de lucru, unitatea de colectare a periei generează zgomot de impuls în semnalul de ieșire al unui astfel de tahogenerator.

Într-un fel sau altul, semnalul de ieșire al tahogeneratorului de curent continuu este o tensiune, ceea ce face dificilă convertirea cu precizie a tensiunii în viteză, deoarece fluxul de deviere magnetică depinde de temperatura magneților, de rezistența electrică la punctul de contact. a periilor cu colector (care se modifică în timp), în final — de la demagnetizarea magneților permanenți în timp.

Cu toate acestea, în unele cazuri, tahogeneratoarele DC sunt convenabile pentru forma de reprezentare a semnalului de ieșire, precum și pentru fenomenul natural de inversare a polarității acestui semnal în conformitate cu schimbarea direcției de rotație a arborelui.

Tahogeneratoarele de curent continuu sunt caracterizate de un „factor de transformare” St, care exprimă raportul dintre tensiunea eliminată Uout și frecvența de rotație Frot corespunzătoare tensiunii date.Acest parametru este specificat în documentația tehnică pentru tahogenerator și se măsoară în milivolți înmulțiți cu rotațiile pe minut. Cunoscând acest parametru și tensiunea de ieșire de la tahogenerator, puteți calcula frecvența curentă folosind formula:

Motor electric cu tahogenerator încorporat:

Tahogenerator asincron AC

Tahogeneratoarele asincrone de curent alternativ sunt similare ca design pentru motoare asincrone cu colivie… Rotorul aici este realizat sub forma unui cilindru gol (de obicei din cupru sau aluminiu), iar statorul conține două înfășurări situate în unghi drept una față de cealaltă. Una dintre înfășurările statorului este înfășurarea de excitație, a doua este înfășurarea de ieșire. Un curent alternativ de o anumită amplitudine și frecvență este furnizat bobinei de excitație, iar bobina de ieșire este conectată la dispozitivul de măsurare.

Când rotorul veveriță se rotește, rupe periodic ortogonalitatea inițială a fluxurilor magnetice ale celor două bobine, ca urmare a distorsiunii imaginii câmpurilor magnetice, se induce periodic un EMF în bobina de ieșire. Dacă rotorul este staționar, atunci fluxul magnetic al bobinei de excitație nu este distorsionat și nu este indus niciun EMF în bobina de ieșire. Aici, mărimea EMF generată este proporțională cu viteza de rotație a arborelui.

Deoarece curentul furnizat înfășurării de câmp are o frecvență proprie, diferită de viteza de rotație a arborelui, un astfel de tahogenerator se numește asincron. Printre altele, acest design face posibilă aprecierea direcției de rotație a rotorului în funcție de faza semnalului de ieșire - atunci când se schimbă direcția de rotație, faza este inversată.

Tahogenerator sincron AC

Tahogeneratoarele sincrone sunt mașini cu curent alternativ fără perii.Magnetizarea rotorului este creată de un magnet permanent în timp ce una sau mai multe înfășurări sunt prezente pe stator. În acest caz, atât amplitudinea semnalului de ieșire, cât și frecvența acestuia vor fi proporționale cu viteza de rotație a arborelui. Prin urmare, datele de viteză pot fi măsurate atât prin valoarea amplitudinii (detecția amplitudinii), cât și direct prin frecvență (detecția frecvenței). Cu toate acestea, direcția de rotație nu poate fi determinată din semnalul de ieșire al tahogeneratorului sincron.

Rotorul unui tahogenerator sincron AC poate fi realizat sub forma unui magnet multipolar și poate da mai multe impulsuri la rând în semnalul de ieșire pentru o rotație a arborelui. Astfel de tahogeneratoare, împreună cu cele asincrone, au o durată de viață mai lungă, deoarece nu au un dispozitiv de colectare a periilor predispus la uzură mecanică.

Detectarea frecventei

Deoarece frecvența de ieșire a unui tahogenerator sincron nu depinde de temperatură și de alți factori, măsurătorile de frecvență cu acesta sunt mai precise. Calculul este foarte simplu, este suficient să cunoaștem numărul de perechi de poli p ale rotorului:

Dar există și o nuanță. Pentru ca acuratețea calculelor să fie suficient de mare, este necesar să se aloce timp în care teoretic viteza se poate modifica deja, ceea ce înseamnă că în timp ce se numără impulsurile, eroarea de măsurare crește, ceea ce este dăunător.

Pentru a reduce eroarea de măsurare, rotorul este realizat multipolar, astfel încât calculele să se poată face mai rapid, apoi răspunsul sistemului de control poate urma mai rapid. Pentru un pol, frecvența se calculează folosind următoarea formulă:

unde N este numărul de impulsuri citite, T este perioada de numărare a impulsurilor

Pentru un tahogenerator sincron, amplitudinea semnalului se modifică în funcție de viteză, prin urmare, la proiectarea detectorului de frecvență de ieșire, este important să se țină cont de întreaga gamă posibilă de amplitudini ale tensiunilor de ieșire ale tahogeneratorului.

Detectarea amplitudinii

Cu metoda amplitudinii de determinare a frecvenței, circuitul detectorului de frecvență va fi mai simplu, dar aici este important să se țină cont de influența unor astfel de factori precum: temperatura, modificarea decalajului nemagnetic etc. Cu cât este mai mare. frecvența , cu cât amplitudinea semnalului de ieșire este mai mare, prin urmare circuitul detectorului este de obicei un redresor și Filtru trece jos, unde factorul de conversie măsurat în mV * rpm vă permite să determinați frecvența folosind următoarea formulă:

Pe lângă tipurile tradiționale de tahogeneratoare discutate în acest articol, senzorii de puls sunt utilizați și în tehnologiile moderne. bazate pe optocuple, Senzori Hall etc. Avantajul tahogeneratoarelor este că atunci când sunt asociate cu un detector, nu necesită nicio sursă de alimentare suplimentară. Dezavantajele tahogeneratoarelor tradiționale de tip mașină includ sensibilitatea slabă la viteze mici și cuplul de frânare introdus.