Senzorji hitrosti

Tahogeneratorji - enosmerni in izmenični električni stroji majhne moči - se uporabljajo kot senzorji hitrosti vrtenja v sistemih za avtomatizacijo. Tahometrski mostovi se uporabljajo za pretvorbo hitrosti vrtenja elektromotorjev v napetost.

DC tahogeneratorji

DC tahogeneratorji so glede na način vzbujanja dveh vrst: magnetoelektrični (vzbujeni s trajnimi magneti) in elektromagnetni (vzbujeni s posebno tuljavo) (sl. 1 a, b).

Izhodna napetost tahogeneratorja pri konstantnem vzbujalnem toku Uout = E — IRi = tukajω — IRI am

kjer je Ce = (UI am — II amRI am)/ω — strojna konstanta, določena s podatki potnega lista.

V prostem teku (I = 0) napetost Uout = E = Ceω ... Zato je statična karakteristika tahogeneratorja Uout = e (ω) v prostem teku linearna, saj je Ce = const (ravna črta I, sl. 1, c) .

riž. 1. Rotacijski senzorji (DC tahometrični generatorji): a) s trajnim magnetnim vzbujanjem, b) z elektromagnetnim vzbujanjem, c) statična karakteristika

Pod obremenitvijo postane statična karakteristika nelinearna (krivulja 2).njegov naklon se spreminja, kar je posledica reakcije armature in padca napetosti v armaturnem navitju tahogeneratorja. V pravih tahogeneratorjih pride do padca napetosti na ščetkah, kar povzroči pojav mladostne neobčutljivosti (krivulja 3).

Da bi zmanjšali izkrivljanje statičnih značilnosti tahogeneratorjev, se uporabljajo pri nizkih obremenitvah (Azn = 0,01 - 0,02 A). Tok armaturnega tokokroga Azi = E / (Ri + Rn) in izhodna napetost Uout = E — IRi = tukajω — IRI am.

DC tahogeneratorji se pogosto uporabljajo v sistemih za avtomatsko krmiljenje električnih pogonov, kot so senzorji hitrosti. Njihove prednosti so majhna vztrajnost, visoka natančnost, majhnost in teža, za magnetoelektrične tahogeneratorje pa tudi ni vira energije. Pomanjkljivost je prisotnost zbiralnika s ščetkami.

AC tahogeneratorji

Sinhroni tahogeneratorji so enofazni sinhronski stroj z rotorjem v obliki trajnega magneta (slika 2, a).V sinhronih tahogeneratorjih s spremembo kotne hitrosti se frekvenca izhodne napetosti spreminja tudi z amplitudo. Statične karakteristike so nelinearne. Dinamično sinhroni tahogeneratorji so neinercijski elementi.

Asinhroni tahogenerator je dvofazni asinhronski stroj z votlim nemagnetnim rotorjem (slika 2, b). Na statorju asinhronega tahogeneratorja sta dve navitji, zamaknjeni za 90 (vzbujanje OF in generatorja izpušnih plinov). OB tuljava je priključena na vir izmeničnega toka.

riž. 2. Generatorji tahometra izmeničnega toka: a - sinhroni, b - asinhroni

EMF se inducira v izpušni tuljavi, ki je izhod, ko se rotor vrti. transformacija in rotacija.Pod vplivom elektromotorne sile se izhod tahogeneratorja vrti in nastane napetost Uout.

Tudi statična karakteristika asinhronega tahogeneratorja je nelinearna. Pri spreminjanju vrtenja rotorja se faza izhodne napetosti spremeni za 180 °.

Asinhroni tahogeneratorji se uporabljajo kot senzorji za kotno hitrost, vrtilno hitrost in pospešek. V drugem primeru je vzbujalna tuljava asinhronega tahogeneratorja priključena na vir enosmernega toka.

Prednosti asinhronih tahogeneratorjev so zanesljivost, nizka vztrajnost, slabosti - prisotnost preostalega EMF na izhodu. s stacionarnim rotorjem, relativno velikih dimenzij.

Tahometrični mostovi

DC in AC tahometerski mostovi se uporabljajo v sistemih avtomatizacije za zagotavljanje povratne informacije o hitrosti vrtenja elektromotorjev. To omogoča poenostavitev sistema, saj ni potrebe po dodatnem električnem stroju - tahogeneratorju. To zmanjša statično in dinamično obremenitev izvršnega motorja.

DC tahometrični most je posebno mostno vezje (slika 3, a), v enem od krakov katerega je vključena armatura motorja Ri, v drugih pa upori R1, R2, Rp. Omrežna napetost U je priključena na diagonalo ab mostu, ki napaja armaturo motorja, napetost pa se odvaja od diagonale cd U nesorazmerno s kotno hitrostjo ω.

riž. 3. DC tahometer most (a) in brezkontaktna merilna naprava za hitrost vrtenja asinhronega motorja (b)

Če v izhodnem vezju ni toka, potem

Z reševanjem skupnega sistema enačb dobimo

Izhodna napetost mostu tahometra

kjer je Ktm prenosni koeficient mostu merilnika vrtljajev.

Napaka tahometrskega mostu je ± (2 - 5)%. Dinamični DC tahometer mostovi so neinercialne sklopke.

Za nadzor hitrosti rotorja asinhronega elektromotorja se uporablja brezkontaktna merilna naprava (slika 3, b), ki vsebuje merilni transformator toka TA in TV z napetostjo.