Tahogeneratorji - vrste, naprava in princip delovanja

Beseda "tahogenerator" izhaja iz dveh besed - iz grške "tachos", kar pomeni "hiter" in iz latinske "generator". Tahogenerator je variabilni ali konstantni električni merilni mikro stroj, ki je nameščen na gredi opreme in pretvarja trenutno vrednost hitrosti vrtenja gredi v električni signal, katerega parameter nosi informacijo o frekvenci vrtenja.

Ta parameter je lahko ustvarjeni EMF ali vrednost frekvence signala. Izhodni signal iz tahogeneratorja se lahko napaja na vizualni prikaz (npr. prikazovalnik) ali na napravo za samodejno krmiljenje vrtilne frekvence gredi, na kateri deluje tahogenerator.

Tahogeneratorji so glede na vrsto generiranega signala na izhodu več vrst: z izmeničnim napetostnim ali tokovnim signalom (asinhroni ali sinhroni tahogeneratorji) ali s konstantnim signalom.

DC tahogenerator

DC tahogenerator je kolektorski stroj z vzbujanjem s trajnimi magneti (pogosteje) ali z vzbujalno tuljavo (manj pogosto), ki se nahaja na njegovem statorju. Merilna EMF se inducira na navitju rotorja tahogeneratorja in se izkaže, da je neposredno sorazmerna s kotno hitrostjo vrtenja rotorja, pravzaprav s hitrostjo spremembe magnetnega pretoka, natančno v skladu z z zakonom elektromagnetne indukcije.

Izhodni signal - napetost, katere vrednost je tudi neposredno sorazmerna s kotno hitrostjo vrtenja rotorja - se odstrani skozi ščetke iz kolektorja. Ker delo vključuje zbiralnik in ščetke, je taka enota podvržena hitrejši obrabi kot AC tahogenerator. Težava je v tem, da v procesu svojega dela enota za zbiranje ščetk ustvarja impulzni šum v izhodnem signalu takega tahogeneratorja.

Tako ali drugače je izhodni signal enosmernega tahogeneratorja napetost, zaradi česar je težko natančno pretvoriti napetost v hitrost, ker je magnetni odklonski tok odvisen od temperature magnetov, od električnega upora na kontaktni točki ščetk s kolektorjem (ki se s časom spreminja), končno — zaradi razmagnetenja trajnih magnetov skozi čas.

Kljub temu so v nekaterih primerih tahogeneratorji enosmernega toka primerni za obliko predstavitve izhodnega signala, pa tudi za naravni pojav obračanja polarnosti tega signala v skladu s spremembo smeri vrtenja gredi.

Za tahogeneratorje enosmernega toka je značilen "faktor transformacije" St, ki izraža razmerje med odvzeto napetostjo Uout in frekvenco vrtenja Frot, ki ustreza dani napetosti.Ta parameter je določen v tehnični dokumentaciji za tahogenerator in se meri v milivoltih, pomnoženih z vrtljaji na minuto. Če poznate ta parameter in izhodno napetost tahogeneratorja, lahko izračunate trenutno frekvenco po formuli:

Elektromotor z vgrajenim tahogeneratorjem:

Asinhroni AC tahogenerator

Asinhroni AC tahogeneratorji so po zasnovi podobni za asinhronske motorje s kletko… Rotor je tukaj izdelan v obliki votlega valja (običajno bakrenega ali aluminijastega), stator pa vsebuje dve navitji, ki se nahajata pravokotno drug na drugega. Eno od navitij statorja je vzbujevalno navitje, drugo je izhodno navitje. Izmenični tok določene amplitude in frekvence se dovaja v vzbujevalno tuljavo, izhodna tuljava pa je povezana z merilno napravo.

Ko se veverični rotor vrti, občasno prekine začetno pravokotnost magnetnih tokov obeh tuljav, zaradi izkrivljanja slike magnetnih polj se v izhodni tuljavi občasno inducira EMF. Če rotor miruje, se magnetni tok vzbujalne tuljave ne popači in v izhodni tuljavi se ne inducira EMF. Tu je velikost ustvarjenega EMF sorazmerna s hitrostjo vrtenja gredi.

Ker ima tok, ki se dovaja navitju polja, svojo frekvenco, ki se razlikuje od hitrosti vrtenja gredi, se tak tahogenerator imenuje asinhroni. Med drugim ta zasnova omogoča presojo smeri vrtenja rotorja po fazi izhodnega signala - pri spreminjanju smeri vrtenja se faza obrne.

Sinhroni AC tahogenerator

Sinhroni tahogeneratorji so brezkrtačni AC stroji.Magnetizacijo rotorja ustvarja trajni magnet, medtem ko je na statorju prisotno eno ali več navitij. V tem primeru bosta amplituda izhodnega signala in njegova frekvenca sorazmerni s hitrostjo vrtenja gredi. Podatke o hitrosti je torej mogoče meriti z vrednostjo amplitude (zaznavanje amplitude) in neposredno s frekvenco (zaznavanje frekvence). Iz izhodnega signala sinhronskega tahogeneratorja pa ni mogoče določiti smeri vrtenja.

Rotor sinhronega AC tahogeneratorja je lahko izdelan v obliki večpolnega magneta in daje več impulzov zaporedoma v izhodnem signalu za en vrtljaj gredi. Takšni tahogeneratorji imajo skupaj z asinhronimi daljšo življenjsko dobo, saj nimajo naprave za zbiranje ščetk, ki je nagnjena k mehanski obrabi.

Zaznavanje frekvence

Ker izhodna frekvenca sinhronskega tahogeneratorja ni odvisna od temperature in drugih dejavnikov, so meritve frekvence z njim natančnejše. Izračun je zelo preprost, dovolj je vedeti število parov polov p rotorja:

Vendar obstaja tudi odtenek. Da bi bila natančnost izračunov dovolj visoka, je treba določiti čas, v katerem se teoretično lahko hitrost že spremeni, kar pomeni, da se med štetjem impulzov meritvena napaka poveča, kar je škodljivo.

Za zmanjšanje merilne napake je rotor narejen večpolni, tako da so izračuni opravljeni hitreje, nato pa lahko hitreje sledi odziv krmilnega sistema. Za en pol se frekvenca izračuna po naslednji formuli:

kjer je N število odčitanih impulzov, T je obdobje štetja impulzov

Za sinhronski tahogenerator se amplituda signala spreminja glede na hitrost, zato je pri načrtovanju detektorja izhodne frekvence pomembno upoštevati celoten možni razpon amplitud izhodnih napetosti tahogeneratorja.

Zaznavanje amplitude

Z amplitudno metodo določanja frekvence bo vezje frekvenčnega detektorja enostavnejše, vendar je tukaj pomembno upoštevati vpliv dejavnikov, kot so: temperatura, sprememba nemagnetne vrzeli itd. frekvenca, večja je amplituda izhodnega signala, zato je detektorsko vezje običajno usmernik in Nizkoprepustni filter, kjer vam pretvorbeni faktor, izmerjen v mV * rpm, omogoča določitev frekvence po naslednji formuli:

Poleg tradicionalnih vrst tahogeneratorjev, obravnavanih v tem članku, se v sodobnih tehnologijah uporabljajo tudi impulzni senzorji. na osnovi optičnih sklopnikov, Hallovi senzorji itd. Prednost tahogeneratorjev je, da v kombinaciji z detektorjem ne potrebujejo dodatnih virov energije. Pomanjkljivosti tradicionalnih strojnih tahogeneratorjev vključujejo slabo občutljivost pri nizkih vrtljajih in uveden zavorni moment.