Tachogeneratorer — typer, enhed og funktionsprincip

Ordet "tachogenerator" kommer fra to ord - fra det græske "tachos", der betyder "hurtig" og fra det latinske "generator". Tachogeneratoren er en variabel eller konstant elektrisk målemikromaskine, som er monteret på udstyrets aksel og konverterer den aktuelle værdi af akslens rotationshastighed til et elektrisk signal, hvis parameter bærer information om rotationsfrekvensen.

Denne parameter kan være genereret EMF eller signalets frekvensværdi. Udgangssignalet fra tachogeneratoren kan føres til et visuelt display (f.eks. et display) eller til en automatisk akselhastighedskontrolanordning, som tachogeneratoren fungerer på.

Tachogeneratorer er af flere typer, afhængigt af typen af ​​signal, der genereres ved udgangen: med et vekselspændings- eller strømsignal (asynkrone eller synkrone tachogeneratorer) eller med et konstant signal.

DC tachogenerator

En DC tachogenerator er en opsamlermaskine med excitation enten ved hjælp af permanente magneter (mere almindelige) eller af en spændende spole (mindre almindelig) placeret på dens stator. Måle-emf induceres på tachogeneratorens rotorvikling og viser sig at være direkte proportional med rotorens rotationsvinkelhastighed, faktisk med ændringshastigheden af ​​den magnetiske flux, i nøjagtig overensstemmelse med loven om elektromagnetisk induktion.

Udgangssignalet - en spænding, hvis værdi også er direkte proportional med rotorens vinkelhastighed - fjernes gennem børsterne fra opsamleren. Da jobbet indebærer samler og børster, en sådan enhed er udsat for hurtigere slid end en AC-tachogenerator. Problemet er, at børsteopsamlingsenheden i processen med sit arbejde genererer impulsstøj i udgangssignalet fra en sådan tachogenerator.

På en eller anden måde er udgangssignalet fra DC-tachogeneratoren en spænding, som gør det vanskeligt nøjagtigt at konvertere spændingen til hastighed, fordi den magnetiske afbøjningsflux afhænger af magneternes temperatur, af den elektriske modstand i kontaktpunktet af børsterne med opsamleren (som ændrer sig med tiden), endelig - fra afmagnetisering af permanente magneter over tid.

Ikke desto mindre er DC-tachogeneratorer i nogle tilfælde praktiske til form for repræsentation af udgangssignalet såvel som det naturlige fænomen med at vende polariteten af ​​dette signal i overensstemmelse med ændringen i akslens rotationsretning.

DC-tachogeneratorer er karakteriseret ved en «transformationsfaktor» St, som udtrykker forholdet mellem den fjernede spænding Uout og rotationsfrekvensen Frot svarende til den givne spænding.Denne parameter er angivet i den tekniske dokumentation for tachogeneratoren og måles i millivolt ganget med omdrejninger pr. minut. Ved at kende denne parameter og udgangsspændingen fra tachogeneratoren kan du beregne den aktuelle frekvens ved hjælp af formlen:

Elmotor med indbygget tachogenerator:

Asynkron AC tachogenerator

Asynkrone AC tachogeneratorer er ens i design til asynkrone egern-burmotorer… Rotoren her er lavet i form af en hul cylinder (normalt kobber eller aluminium), og statoren indeholder to viklinger placeret vinkelret på hinanden. En af statorviklingerne er excitationsviklingen, den anden er udgangsviklingen. En vekselstrøm af en vis amplitude og frekvens tilføres til magnetiseringsspolen, og udgangsspolen er forbundet med måleapparatet.

Når egernrotoren roterer, bryder den periodisk den indledende ortogonalitet af de to spolers magnetiske flux, som et resultat af forvrængning af billedet af magnetfelterne, induceres en EMF periodisk i udgangsspolen. Hvis rotoren er stationær, så er den magnetiske flux af excitationsspolen ikke forvrænget, og der induceres ingen EMF i udgangsspolen. Her er størrelsen af ​​den genererede EMF proportional med akslens rotationshastighed.

Da strømmen, der leveres til feltviklingen, har sin egen frekvens, forskellig fra akslens rotationshastighed, kaldes en sådan tachogenerator asynkron. Dette design gør det blandt andet muligt at bedømme rotorens rotationsretning ud fra fasen af ​​udgangssignalet - ved ændring af rotationsretningen vendes fasen.

Synkron AC tachogenerator

Synkrone tachogeneratorer er børsteløse AC-maskiner.Rotorens magnetisering skabes af en permanent magnet, mens en eller flere viklinger er til stede på statoren. I dette tilfælde vil både amplituden af ​​udgangssignalet og dets frekvens være proportional med akslens rotationshastighed. Hastighedsdata kan derfor måles både ved amplitudeværdi (amplitudedetektion) og direkte ved frekvens (frekvensdetektion). Rotationsretningen kan dog ikke bestemmes ud fra udgangssignalet fra den synkrone tachogenerator.

Rotoren på en synkron AC tachogenerator kan laves i form af en flerpolet magnet og give flere impulser i træk i udgangssignalet for en omdrejning af akslen. Sådanne tachogeneratorer har sammen med asynkrone en længere levetid, da de ikke har en børsteopsamlingsanordning, der er tilbøjelig til mekanisk slid.

Frekvensdetektion

Da udgangsfrekvensen for en synkron tachogenerator ikke afhænger af temperatur og andre faktorer, er frekvensmålinger med den mere nøjagtige. Beregningen er meget enkel, det er nok at kende antallet af polpar p af rotoren:

Men der er også en nuance. For at nøjagtigheden af ​​beregningerne skal være høj nok, er det nødvendigt at allokere tid, hvor hastigheden teoretisk allerede kan ændre sig, hvilket betyder, at mens pulserne tælles, stiger målefejlen, hvilket er skadeligt.

For at reducere målefejlen er rotoren lavet multipolet, så beregningerne kan foretages hurtigere, så kan styresystemets reaktion følge hurtigere. For en pol beregnes frekvensen ved hjælp af følgende formel:

hvor N er antallet af læste pulser, T er pulstællingsperioden

For en synkron tachogenerator ændres amplituden af ​​signalet afhængigt af hastigheden, derfor er det vigtigt, når du designer udgangsfrekvensdetektoren, at tage højde for hele det mulige amplitudområde for tachogeneratorens udgangsspændinger.

Amplitudedetektion

Med amplitudemetoden til bestemmelse af frekvensen vil frekvensdetektorens kredsløb være enklere, men her er det vigtigt at tage højde for indflydelsen af ​​sådanne faktorer som: temperatur, ændring i det ikke-magnetiske mellemrum osv. Jo højere frekvens, jo større amplitude af udgangssignalet, derfor er detektorkredsløbet normalt en ensretter og Lavpas filter, hvor konverteringsfaktoren målt i mV * rpm giver dig mulighed for at bestemme frekvensen ved hjælp af følgende formel:

Ud over de traditionelle typer tachogeneratorer, der diskuteres i denne artikel, bruges pulssensorer også i moderne teknologier. baseret på optokoblere, Hall sensorer osv. Fordelen ved tachogeneratorer er, at når de er parret med en detektor, kræver de ingen yderligere strømkilder. Ulemperne ved traditionelle tachogeneratorer af maskintype omfatter dårlig følsomhed ved lave hastigheder og indført bremsemoment.