Výkonné stejnosměrné motory a tachogenerátory

DC výkonné motory

Stejnosměrné servopohony jsou stroje s nízkým výkonem používané v automatizaci a telemechanice, v automatických řídicích, regulačních a řídicích systémech automatizovaných instalací, kde převádějí elektrický signál měřicího zařízení – řídicí napětí – na úhlový pohyb hřídele k ovlivnění řídicích, regulačních nebo řídicích přístrojů... V případech, kdy vstupní signál nestačí k pohonu hnacího motoru, se používá magnetický nebo polovodičový výkonový zesilovač.

Hnací motory obvykle pracují s častými starty, zastaveními a zpětným chodem. Vyznačují se významným rozběhovým momentem a rychlostí. Ve většině případů se závislosti momentu a otáček kotvy na řídicím napětí blíží lineárnímu.

V závislosti na systému napájení elektrických obvodů se rozlišují hnací motory řízené kotvou a pólové.Při řízení kotvy je řídicím vinutím vinutí kotvy, s nímž je na jeho svorky přiváděno řídicí napětí a konstantní budicí proud poskytuje nezávislý zdroj elektrické energie konstantního napětí. V případě pólového ovládání slouží řídící cívka jako primární pólová budicí cívka a na její svorky je přiváděno řídící napětí a svorkové napětí kotvy nastavené nezávislým zdrojem stejnosměrného napětí zůstává nezměněno.

Obvykle se používá kotevní řízení. Přepólování řídicího napětí způsobí otáčení kotvy v opačném směru.

Výkonné stejnosměrné motory jsou vyráběny s jmenovitým výkonem od zlomku wattu do 600 W normálních a speciálních konstrukcí.

Motory běžné konstrukce jsou podobné stejnosměrným strojům pro všeobecné použití, ale liší se od nich tím, že rám s hlavními póly je stejně jako kotva sestaven z tenkých plechů z elektrooceli, které jsou od sebe izolované, což zlepšuje vlastnosti těchto strojů v přechodných podmínkách. Navíc v těchto strojích nejsou žádné další póly, protože reakce kotvy je malá a spínací procesy jsou zcela uspokojivé. Protože jsou otáčky kotvy nízké, na hřídeli takových motorů není žádný ventilátor.

Mezi motory speciální konstrukce patří magnetoelektrické stroje s buzením hlavního magnetického pole pomocí permanentních magnetů a dále stroje s nízkou setrvačností, které se liší konstrukcí kotvy.Mezi posledně jmenované patří: motory s dutou nemagnetickou kotvou - dutý tenkostěnný plastový válec s lisovanou cívkou z měděného drátu s vnitřním pevným feromagnetickým magnetickým obvodem namontovaným na ložiskovém štítu a méně odolné motory s kotoučovou kotvou - a tenký nemagnetický kotouč z keramiky, textolitu, skla a někdy i hliníku s potištěnou cívkou, což je sada měděných fóliových drátů, radiálně umístěných po obou stranách kotouče, po kterých kloužou stříbrno-grafitové kartáčky. se vyznačují nízkým momentem setrvačnosti kotvy, který zajišťuje vysokou rychlost výkonného motoru.

Hmotnost výkonových motorů stejnosměrného proudu je 2-4krát menší než hmotnost výkonných asynchronních motorů se stejným jmenovitým výkonem a jejich účinnost při jmenovitém výkonu 5 ... 10 W je asi 0,3 a dosahuje hodnoty 0,65 a málo vyšší pro motory s jmenovitým výkonem 200 — 300 W.

DC tachogenerátory

Stejnosměrné tachogenerátory jsou nízkoenergetické stroje určené k převodu mechanické hodnoty na elektrický signál – výstupní napětí. Používají se zejména k řízení a měření otáček hnacího hřídele, na který je připojen hřídel tachogenerátoru, jehož kotvové svorky jsou připojeny k měřicímu zařízení. Kromě toho se tachogenerátory používají v elektromechanických výpočetních zařízeních k provádění výpočetních operací a také v zařízeních pro automatické zpracování generovaných akceleračních a tlumicích signálů.

Tachogenerátory jsou magnetoelektrické s buzením hlavního magnetického pole pomocí permanentních magnetů a elektrodynamické s elektromagnetickým buzením díky magnetickému poli. budicí cívka napájená nezávislým zdrojem stejnosměrného napětí.

Výstupní napětí tachogenerátoru v klidovém režimu se mění lineárně s otáčkami kotvy a při zatížení je tato linearita poněkud narušena, a to čím více, tím menší odpor má měřicí zařízení připojené ke svorkám kotvy. Přesto je u každého tachogenerátoru relativně malý rozsah měřených otáček, ve kterém lze při dostatečně velkém odporu měřicího zařízení a konstantních podmínkách budícího obvodu považovat výstupní charakteristiku za prakticky lineární.

Schéma zapojení stejnosměrného tachogenerátoru nezávislého buzení

Značnou nevýhodou stejnosměrných tachogenerátorů je kolísání výstupního napětí v důsledku mírné periodické změny magnetického toku v důsledku nerovnoměrné vzduchové mezery a nestejná vodivost kotvy v různých radiálních směrech, včetně těch způsobených strukturou zubu jejího magnetického obvodu, stejně jako v důsledku vibrací kartáčů, drsnosti a elipticity kolektoru a spínacích procesů — z velké části eliminovány u tachogenerátoru s dutou kotvou, který je konstruován stejně jako výkonný stejnosměrný motor s nízkou setrvačností a podobná armatura.

Nepřesnost instalace kartáčků na geometrické neutralitě kolektoru otáčkoměru vede k asymetrii výstupního napětí, tzn.generovat dvě různá napětí ve vinutí kotvy v opačných směrech jeho rotace při stejné rychlosti. Při správném uspořádání kartáčů se napěťová asymetrie pohybuje v rozmezí 0,3 až 1 % jmenovitého napětí tachogenerátoru.