Αισθητήρες ταχύτητας

Ταχογεννήτριες—ηλεκτρικές μηχανές DC και AC χαμηλής ισχύος—χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες περιστροφικής ταχύτητας σε συστήματα αυτοματισμού. Οι γέφυρες στροφόμετρου χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ταχύτητας περιστροφής των ηλεκτρικών κινητήρων σε τάση.

Ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος

Οι ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος, ανάλογα με τη μέθοδο διέγερσης, είναι δύο τύπων: μαγνητοηλεκτρικές (διεγερμένες από μόνιμους μαγνήτες) και ηλεκτρομαγνητικές (διεγερμένες από ειδικό πηνίο) (Εικ. 1 α, β).

Τάση εξόδου της ταχογεννήτριας σε σταθερό ρεύμα διέγερσης Uout = E — IRi = εδώω — IRI am

όπου Ce = (UI am — II amRI am)/ω — σταθερά μηχανής που καθορίζεται από τα δεδομένα διαβατηρίου.

Στο ρελαντί (I= 0) τάση Uout = E = Ceω... Επομένως, το στατικό χαρακτηριστικό της ταχογεννήτριας Uout = e (ω) στο ρελαντί είναι γραμμικό, αφού Ce = const (ευθεία γραμμή I, Σχ. 1, γ) .

Ρύζι. 1. Περιστροφικοί αισθητήρες (ταχυμετρικές γεννήτριες DC): α) με διέγερση μόνιμου μαγνήτη, β) με ηλεκτρομαγνητική διέγερση, γ) στατικό χαρακτηριστικό

Υπό φορτίο, το στατικό χαρακτηριστικό γίνεται μη γραμμικό (καμπύλη 2).η κλίση του αλλάζει, κάτι που είναι συνέπεια της αντίδρασης οπλισμού και της πτώσης τάσης στην περιέλιξη του οπλισμού της ταχογεννήτριας. Σε πραγματικές ταχογεννήτριες, υπάρχει πτώση τάσης στις βούρτσες, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση μη ευαίσθητων νεανικών (καμπύλη 3).

Για να μειωθεί η παραμόρφωση των στατικών χαρακτηριστικών των ταχογεννητριών, χρησιμοποιούνται σε χαμηλά φορτία (Azn = 0,01 — 0,02 A). Ρεύμα κυκλώματος οπλισμού Azi = E / (Ri + Rn) και τάση εξόδου Uout = E — IRi = εδώω — IRI am.

Οι ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα αυτόματου ελέγχου για ηλεκτρικούς κινητήρες, όπως αισθητήρες ταχύτητας. Τα πλεονεκτήματά τους είναι η χαμηλή αδράνεια, η υψηλή ακρίβεια, το μικρό μέγεθος και βάρος, ενώ για μαγνητοηλεκτρικούς ταχογεννήτριες δεν υπάρχει επίσης πηγή ενέργειας. Το μειονέκτημα είναι η παρουσία συλλέκτη με βούρτσες.

Ταχογεννήτριες AC

Οι σύγχρονες ταχογεννήτριες είναι μια μονοφασική σύγχρονη μηχανή με ρότορα σε μορφή μόνιμου μαγνήτη (Εικ. 2, α) Σε σύγχρονες ταχογεννήτριες με αλλαγή στη γωνιακή ταχύτητα, η συχνότητα της τάσης εξόδου αλλάζει επίσης με το πλάτος. Τα στατικά χαρακτηριστικά είναι μη γραμμικά. Οι δυναμικά σύγχρονες ταχογεννήτριες είναι μη αδρανειακά στοιχεία.

Μια ασύγχρονη ταχογεννήτρια είναι μια διφασική ασύγχρονη μηχανή με κοίλο μη μαγνητικό ρότορα (Εικ. 2, β). Στον στάτορα της ασύγχρονης ταχογεννήτριας υπάρχουν δύο περιελίξεις μετατοπισμένες κατά 90 (διέγερση του OF και της γεννήτριας καυσαερίων). Το πηνίο OB είναι συνδεδεμένο σε μια πηγή AC.

Ρύζι. 2. Γεννήτριες στροφόμετρου εναλλασσόμενου ρεύματος: α — σύγχρονες, β — ασύγχρονες

Ένα EMF προκαλείται στο πηνίο εξάτμισης, το οποίο είναι η έξοδος, όταν ο ρότορας περιστρέφεται. μετασχηματισμός και περιστροφή.Υπό την επίδραση μιας ηλεκτροκινητικής δύναμης, η έξοδος της ταχογεννήτριας περιστρέφεται και υπάρχει μια τάση Uout.

Το στατικό χαρακτηριστικό μιας ασύγχρονης ταχογεννήτριας είναι επίσης μη γραμμικό. Κατά την αλλαγή της περιστροφής του ρότορα, η φάση της τάσης εξόδου αλλάζει κατά 180 °.

Οι ασύγχρονες ταχογεννήτριες χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες για γωνιακή ταχύτητα, ταχύτητα περιστροφής και επιτάχυνση. Στη δεύτερη περίπτωση, το πηνίο διέγερσης της ασύγχρονης ταχογεννήτριας συνδέεται με μια πηγή συνεχούς ρεύματος.

Τα πλεονεκτήματα των ασύγχρονων ταχογεννητριών είναι η αξιοπιστία, η χαμηλή αδράνεια Μειονεκτήματα — η παρουσία υπολειπόμενου EMF στην έξοδο. με ακίνητο ρότορα, σχετικά μεγάλες διαστάσεις.

Ταχομετρικές γέφυρες

Οι γέφυρες στροφόμετρου DC και AC χρησιμοποιούνται σε συστήματα αυτοματισμού για την παροχή ανατροφοδότησης σχετικά με την ταχύτητα περιστροφής των ηλεκτρικών κινητήρων. Αυτό καθιστά δυνατή την απλοποίηση του συστήματος, καθώς δεν υπάρχει ανάγκη για πρόσθετο ηλεκτρικό μηχάνημα - ταχογεννήτρια. Αυτό μειώνει το στατικό και δυναμικό φορτίο στον εκτελεστικό κινητήρα.

Η ταχυμετρική γέφυρα DC είναι ένα ειδικό κύκλωμα γέφυρας (Εικ. 3, α), σε έναν από τους βραχίονες του οποίου περιλαμβάνεται ο οπλισμός του κινητήρα Ri, και σε άλλους - αντιστάσεις R1, R2, Rp. Εφαρμόζεται τάση δικτύου U στη διαγώνιο ab της γέφυρας, η οποία τροφοδοτεί τον οπλισμό του κινητήρα, και η τάση αφαιρείται από τη διαγώνιο cd U σε αναλογία με τη γωνιακή ταχύτητα ω.

Ρύζι. 3. Γέφυρα στροφόμετρου συνεχούς ρεύματος (α) και συσκευή μέτρησης χωρίς επαφή για την ταχύτητα περιστροφής ενός ασύγχρονου κινητήρα (β)

Εάν δεν υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα εξόδου, τότε

Λύνοντας το κοινό σύστημα εξισώσεων, παίρνουμε

Τάση εξόδου γέφυρας στροφόμετρου

όπου Ktm είναι ο συντελεστής μετάδοσης της γέφυρας του στροφόμετρου.

Το σφάλμα της γέφυρας του στροφόμετρου είναι ± (2 — 5)%. Οι γέφυρες δυναμικού στροφόμετρου DC είναι μη αδρανειακή σύζευξη.

Για τον έλεγχο της ταχύτητας του ρότορα ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα, χρησιμοποιείται μια συσκευή μέτρησης χωρίς επαφή (Εικ. 3, β), που περιέχει έναν μετασχηματιστή μέτρησης ρεύματος ΤΑ και μια τηλεόραση με τάση.