Snímače rychlosti
Tachogenerátory – nízkoenergetické stejnosměrné a střídavé elektrické stroje – se používají jako snímače rychlosti otáčení v automatizačních systémech. Tachometrové můstky se používají k převodu rychlosti otáčení elektromotorů na napětí.
DC tachogenerátory
Stejnosměrné tachogenerátory jsou v závislosti na způsobu buzení dvojího druhu: magnetoelektrické (buzené permanentními magnety) a elektromagnetické (buzené speciální cívkou) (obr. 1 a, b).
Výstupní napětí tachogenerátoru při konstantním budícím proudu Uout = E — IRi = hereω — IRI am
kde Ce = (UI am — II amRI am)/ω — strojová konstanta určená údaji z pasu.
Při volnoběhu (I= 0) napětí Uout = E = Ceω... Proto je statická charakteristika tachogenerátoru Uout = e (ω) při volnoběhu lineární, jelikož Ce = konst (přímka I, obr. 1, c) .
Rýže. 1. Rotační snímače (DC tachometrické generátory): a) s buzením permanentním magnetem, b) s elektromagnetickým buzením, c) statická charakteristika
Při zatížení se statická charakteristika stává nelineární (křivka 2).mění se jeho strmost, což je důsledek reakce kotvy a poklesu napětí ve vinutí kotvy tachogenerátoru. U skutečných tachogenerátorů dochází k poklesu napětí na kartáčích, což vede k vzhledu necitlivosti mládí (křivka 3).
Pro snížení zkreslení statických charakteristik tachogenerátorů se používají při nízkém zatížení (Azn = 0,01 — 0,02 A). Proud v obvodu kotvy Azi = E / (Ri + Rn) a výstupní napětí Uout = E — IRi = zdeω — IRI am.
Stejnosměrné tachogenerátory jsou široce používány v automatických řídicích systémech pro elektrické pohony, jako jsou snímače rychlosti. Jejich předností je malá setrvačnost, vysoká přesnost, malé rozměry a hmotnost a pro magnetoelektrické tachogenerátory také chybí zdroj energie. Nevýhodou je přítomnost sběrače s kartáčky.
AC tachogenerátory
Synchronní tachogenerátory jsou jednofázový synchronní stroj s rotorem ve tvaru permanentního magnetu (obr. 2, a) U synchronních tachogenerátorů se změnou úhlové rychlosti se s amplitudou mění i frekvence výstupního napětí. Statické charakteristiky jsou nelineární. Dynamicky synchronní tachogenerátory jsou neinerciální prvky.
Asynchronní tachogenerátor je dvoufázový asynchronní stroj s dutým nemagnetickým rotorem (obr. 2, b). Na statoru asynchronního tachogenerátoru jsou dvě vinutí přesazená o 90 (buzení OF a generátoru výfukových plynů). Cívka OB je připojena ke zdroji střídavého proudu.
Rýže. 2. Generátory tachometru střídavého proudu: a — synchronní, b — asynchronní
EMF se indukuje ve výfukové cívce, která je výstupem, když se rotor otáčí. transformace a rotace.Vlivem elektromotorické síly se výstup tachogenerátoru otáčí a vzniká napětí Uout.
Statická charakteristika asynchronního tachogenerátoru je také nelineární. Při změně natočení rotoru se fáze výstupního napětí změní o 180°.
Asynchronní tachogenerátory se používají jako snímače úhlové rychlosti, rychlosti otáčení a zrychlení. Ve druhém případě je budicí cívka asynchronního tachogenerátoru připojena ke zdroji stejnosměrného proudu.
Výhody asynchronních tachogenerátorů jsou spolehlivost, malá setrvačnost Nevýhody — přítomnost zbytkového EMF na výstupu. se stacionárním rotorem, poměrně velké rozměry.
Tachometrické můstky
DC a AC tachometrové můstky se používají v automatizačních systémech k poskytování zpětné vazby o rychlosti otáčení elektromotorů. To umožňuje zjednodušit systém, protože není potřeba další elektrický stroj - tachogenerátor. Tím se snižuje statické a dynamické zatížení výkonného motoru.
Stejnosměrný tachometrický můstek je speciální můstkový obvod (obr. 3, a), v jehož jednom z ramen je zahrnuta kotva motoru Ri a v ostatních - odpory R1, R2, Rp. Na úhlopříčku ab můstku, která napájí kotvu motoru, je přivedeno síťové napětí U a z úhlopříčky cd U je napětí odebíráno neúměrně k úhlové rychlosti ω.
Rýže. 3. Můstek stejnosměrného otáčkoměru (a) a bezdotykové měřící zařízení rychlosti otáčení asynchronního motoru (b)
Pokud ve výstupním obvodu není žádný proud, pak
Řešením spojené soustavy rovnic dostáváme
Výstupní napětí můstku otáčkoměru
kde Ktm je koeficient přenosu můstku otáčkoměru.
Chyba můstku otáčkoměru je ± (2 — 5)%. Dynamické můstky stejnosměrného tachometru jsou neinerciální vazbou.
Pro řízení otáček rotoru asynchronního elektromotoru se používá bezdotykové měřící zařízení (obr. 3, b), obsahující měřicí transformátor proudu TA a TV s napětím.