Тахогенератор постоянного тока. Тахогенераторы постоянного тока: устройство, принцип работы и применение

Что такое тахогенератор постоянного тока. Как устроен и работает тахогенератор. Для чего применяются тахогенераторы постоянного тока. Каковы преимущества и недостатки тахогенераторов постоянного тока. Какие бывают виды тахогенераторов постоянного тока.

Что такое тахогенератор постоянного тока

Тахогенератор постоянного тока — это электрическая машина малой мощности, работающая в генераторном режиме. Его основная функция — преобразование механической энергии вращения в электрический сигнал, пропорциональный скорости вращения.

Ключевые особенности тахогенератора постоянного тока:

• Выходное напряжение прямо пропорционально скорости вращения вала
• Используется система возбуждения от постоянных магнитов или независимой обмотки
• Имеет щеточно-коллекторный узел для съема выходного сигнала
• Конструктивно схож с двигателем постоянного тока, но меньших размеров
• Предназначен для измерения скорости вращения и формирования сигнала обратной связи

Устройство тахогенератора постоянного тока

Конструкция тахогенератора постоянного тока включает следующие основные элементы:

• Статор с постоянными магнитами или обмоткой возбуждения
• Якорь (ротор) с обмоткой и коллектором
• Щеточно-коллекторный узел для съема выходного напряжения
• Вал для соединения с измеряемым механизмом
• Подшипниковые узлы
• Корпус

Якорь тахогенератора вращается в магнитном поле, создаваемом статором. При вращении в обмотке якоря индуцируется ЭДС, которая через коллектор и щетки передается на выходные клеммы устройства.

Принцип работы тахогенератора постоянного тока

Принцип действия тахогенератора постоянного тока основан на законе электромагнитной индукции. При вращении якоря в магнитном поле статора в его обмотке наводится ЭДС, величина которой прямо пропорциональна скорости вращения:

E = c * n * Ф

где:

• E — ЭДС якоря
• c — конструктивная постоянная машины
• n — частота вращения якоря
• Ф — магнитный поток

Таким образом, при постоянном магнитном потоке выходное напряжение тахогенератора линейно зависит от скорости вращения его вала. Это позволяет использовать тахогенератор в качестве датчика скорости.

Применение тахогенераторов постоянного тока

Основные области применения тахогенераторов постоянного тока:

• Измерение скорости вращения различных механизмов и агрегатов
• Формирование сигнала обратной связи по скорости в системах автоматического регулирования
• Использование в качестве датчиков скорости в электроприводах
• Применение в тахометрах и спидометрах транспортных средств
• Контроль скорости вращения в станках, подъемных механизмах, прокатных станах
• Измерение скорости в текстильном оборудовании
• Использование в системах стабилизации скорости вращения

Преимущества тахогенераторов постоянного тока

К достоинствам тахогенераторов постоянного тока можно отнести:

• Высокая линейность выходной характеристики
• Широкий диапазон измеряемых скоростей
• Простота конструкции
• Высокая чувствительность
• Возможность определения направления вращения
• Аналоговый выходной сигнал, удобный для дальнейшей обработки
• Относительно высокая выходная мощность при малых габаритах

Недостатки тахогенераторов постоянного тока

Основными недостатками тахогенераторов постоянного тока являются:

• Наличие щеточно-коллекторного узла, требующего обслуживания
• Ограниченный срок службы из-за износа щеток и коллектора
• Пульсации выходного напряжения, особенно на малых скоростях
• Возможность появления искрения на коллекторе
• Зависимость характеристик от температуры
• Влияние вибраций на точность измерений
• Необходимость в дополнительных фильтрах выходного сигнала

Виды тахогенераторов постоянного тока

Основные разновидности тахогенераторов постоянного тока:

• С возбуждением от постоянных магнитов
• С независимым электромагнитным возбуждением
• С самовозбуждением
• Бесконтактные (с использованием датчиков Холла)
• Малоинерционные (с полым немагнитным ротором)
• Прецизионные (с повышенной точностью)

Как выбрать тахогенератор постоянного тока

При выборе тахогенератора постоянного тока следует учитывать следующие параметры:

• Диапазон измеряемых скоростей
• Требуемая точность измерений
• Выходное напряжение при номинальной скорости
• Линейность выходной характеристики
• Пульсации выходного напряжения
• Момент инерции ротора
• Габаритные размеры и способ монтажа
• Условия эксплуатации (температура, вибрации и т.д.)

Заключение

Тахогенераторы постоянного тока, несмотря на некоторые недостатки, остаются востребованными датчиками скорости благодаря простоте конструкции, высокой чувствительности и широкому диапазону измерений. Они находят применение в различных отраслях промышленности, где требуется точное измерение и контроль скорости вращения.

Современные разработки направлены на создание бесконтактных тахогенераторов и улучшение характеристик традиционных конструкций. Это позволяет расширить сферу применения данных устройств и повысить надежность систем автоматического регулирования скорости.

Тахогенераторы Постоянного Тока: Принцип Работы, Применение

Рабочий тахогенератор

Несомненно, развитие человечества в последние столетия неразрывно связано с освоением источников энергии и их эффективным применением. Более того, можно сказать, что уровень развития той или иной страны напрямую зависит от объема производимой энергии.

Первым источником энергии, совершившим промышленную революцию, стал пар, но вскоре его гегемония сменилась на власть электрических машин. Сегодня мы с вами поговорим про тахогенераторы постоянного тока —  устройства, внесшие огромную лепту в прогресс человечества.

Содержание

• Немного исторической информации
• Микромашины в электротехнике
  • Принцип работы тахогенераторов и их строение
  • Тахогенераторы Long Life
• Схемы постоянной автоматики
• Асинхронный тахогенератор
  • Погрешности асинхронных тахогенераторов
• В завершение

Немного исторической информации

19 век стал для человечества поворотной точкой в истории. Он знаменателен величайшими научными открытиями, в том числе и в электротехнике.

Майкл Фарадей – открыватель закона об электромагнитной индукции

• В то далекое время известный английский физик-экспериментатор Майкл Фарадей открывает закон электромагнитной индукции. Это событие и можно считать отправной точной в электрификации планеты. Дальнейшее развитие и практическое применение этих знаний было лишь вопросом времени.

Борис Семенович Якоби – вклад русских ученых в развитие электричества, пожалуй, самый весомый

• В 1834 году русский физик Б.С. Якоби представил миру конструкцию первой электрической машины, ставшую, как потом оказалось, прототипом всех современных электродвигателей.

Павел Николаевич Яблочков

• Следующим существенным шагом стало появление трансформаторов и их практическое использование. В 1876 году это открытие сделал русский ученый П.Н. Яблочков. Он же изобрел электрические свечи и доказал практическую пользу и безопасность применения переменного тока.

Интересно знать! До изысканий Яблочкова всем научным мировым сообществом считалось, что использовать переменный ток невозможно и опасно.

Михаил Осипович Доливо-Добровольский

• В 1889 году русский инженер М.О. Доливо-Добровольский изобретает трехфазный асинхронный двигатель, благодаря чему электрические машины в промышленности стали применяться наиболее широко. Конструкция данного аппарата была крайне простой и одновременно надежной.
• В итоге к началу 20-го века уже были созданы все основные виды электрических машин, которые активно применяются и по сей день. Их используют в разных отраслях промышленности и приборах.

Микромашины в электротехнике

Помимо мощных агрегатов также потребовались и машины малой мощности, называемые еще микромашинами. Они активно применяются в устройствах вычислительной техники и автоматики в качестве функциональных элементов.

• Эти типы устройств принято делить на три группы: электромашинные усилители, исполнительные двигатели и информационные машины.
• Первые служат для усиления мощности электрических сигналов.
• Исполнительные двигатели занимаются преобразованием электрического тока в механическую силу. Эти аппараты могут быть асинхронными, шаговыми и постоянного тока.

На фото — тахогенератор

• Информационные машины состоят из тахогенераторов, сельсин, магнесин и вращающихся трансформаторов. Назначение этих устройств – преобразование величин неэлектрической природы в электрические сигналы. В частности, тахогенератор постоянного тока измеряет скорость вращения некоего объекта и применяется он в различных устройствах электропривода, станках, транспорте и прочем.

Принцип работы тахогенераторов и их строение

Схематическое строение тахогенератора постоянного тока

Тахогенератор – устройство оборудованное валом, которое, при его вращении, выдает на выходе электрическое напряжение, величина которого прямо пропорциональна  скорости, с которой вал вращается. Эта особенность означает, что двигатель постоянного тока с тахогенератором, по сути, оснащен датчиком, с постоянными магнитами или независимым внешним возбуждением.

Бензиновый генератор постоянного тока работает по такому же принципу, что и тахогенератор

• Конструкция тахогенератора практически неотличима от конструкции других машин постоянного тока. Используют их для измерения частоты вращения по значению выходного напряжения и для получения электрического сигнала с частотой вращения вала в схемах авто регулирования.

На схеме – классический скользящий контакт

• Съемка напряжения происходит через скользящий контакт, который традиционно состоит из медного коллектора и графитовых щеток.
• У такой конструкции есть особенность, что, из-за того, что на меди образуется оксидная пленка, может с некоторой периодичностью меняться сопротивление контакта. По этой причине происходят колебания напряжения выдаваемого тахогенератором, которые воспринимаются в виде шума.

Интересно знать! На низких оборотах шумы тахогенератора сравниваются с полезным сигналом.

• Несмотря на этот недостаток, данная конструкция остается самой популярной, так как графит обладает отличными скользящими свойствами, а значит, устройство служит значительно дольше, чем аналоги.
• Если требуется тахогенератор, лишенный указанного недостатка, то на коллектор наносят контактную дорожку из серебра. Этот металл не окисляется, а значит, показания сопротивления всегда остаются на одном уровне.

Тахогенераторы Long Life

Тахогенератор Лонг Лайф

Особняком стоят тахогенераторы, собранные по «Long life». Эти устройства предназначены для работы в тех сферах, где требуется длительная бесперебойная работа. Они невероятно износоустойчивы, поэтому служат очень долго.

• Технические характеристики тахогенераторов переменного тока данного типа впечатляют. Диапазон рабочих температур от -50 до +100 градусов по Цельсию. Возможность измерения скорости вращения с точностью 1:100000 в режиме реального времени.
• Цилиндр у этих устройств может быть полым или цельным.
• Крепление вала фланцевое или лаповое.

Схемы постоянной автоматики

Итак, мы уже говорили, что тахогенераторы используются в автоматических схемах, теперь давайте подробнее разберем, как они там задействованы.

Схема включения тахогенератора постоянного тока

• Выше показана принципиальная схема подключения тахогенератора.
• Обмотка ОВ подключается к источнику постоянного тока. При этом тахогенератор, приходя в состояние возбуждения, и если его якорь приводится в движение с некой частотой, на выходе он начнет выдавать постоянное напряжение.
• При этом чем больше сопротивление прибора Rh, тем круче характеристика Сu на выходе. Значение наибольшей крутизны будет соответствовать холостому режиму работы тахогенератора – случается это когда обмотка у якоря размыкается.
• Соответственно, при росте нагрузки наблюдается обратное явление.
• Тахогенератор выдает на выходе характеристику тока в виде постоянной линии, но соответствует это действительности только на низких оборотах вращения. Если их увеличить, характеристика станет криволинейной. Если при этом уменьшается сопротивление нагрузки RH эффект кривизны также будет расти.
• Объясняется это тем, что якорь оказывает размагничивающее действие.

Совет! Чтобы генератор не выдавал криволинейную выходную характеристику, не нужно запускать его на максимально возможных оборотах, а в качестве нагрузки использовать только приборы, внутреннее сопротивление которых небольшое.

Строение синхронного тахогенератора

• Также стоит учитывать момент, что в реальных условиях наблюдается падение напряжения в щетках, из-за чего выходная характеристика идет не из начала координат, а с некоторым смещением. Данное явление – причина появления у тахогенераторов зоны нечувствительности, в которой не создается напряжение.
• Чтобы уменьшить зону нечувствительности применяют щетки с малым сопротивлением, обычно медно-графитовые или серебряно-графитовые. В моделях высокой точности используют щетки с серебряными или золотыми напайками. Однако все равно эти приборы имеют некоторую погрешность, в пределах 0,2-0,5%.

Асинхронный тахогенератор

Схематическое строение асинхронного тахогенератора

Конструкция асинхронного тахогенератора точно такая же, как у асинхронного электродвигателя с немагнитным ротором (полым).

• Обмотка возбуждения статора подключается к источнику переменного тока, а выходное напряжение снимается с генераторной обмотки (ГО).
• Его принцип действия состоит в следующем – обмотка возбуждения запитывается переменным током некоторой частоты, в результате чего возникает пульсирующий магнитный поток, постоянно меняющий направление.

Что такое асинхронный тахогенератор

• Из-за воздействия данного магнитного поля во вращающемся роторе индуцируется два типа ЭДС – вращения и трансформаторная.
• На контурах, что перпендикулярны оси обмотки возбуждения, также начинают протекать токи, вызываемые ЭДС вращения. Эти токи также, пульсируя, индуцируют новую ЭДС – выходную.
• Если не углубляться в физические расчеты, то можно сказать, что асинхронный тахогенератор является несимметричным двухфазным агрегатом, который может быть исследован симметричными составляющими.

Погрешности асинхронных тахогенераторов

Выходное напряжение, выдаваемое данным типом тахогенераторов – комплексная величина, что говорит о фазовой и амплитудной погрешностях.

Расчет погрешностей асинхронного тахогенератора

• Фазовая погрешность – это отклонение в градусах фазы напряжения на выходе от базовой фазы напряжения, то есть напряжения возбуждения. Возникает данный эффект в основном за счет индуктивного сопротивления статора и в большей части ротора. Данный тип погрешности может быть уменьшен, за счет правильной подборки характеристики применяемой нагрузки.
• Амплитудная погрешность – это отклонение показаний напряжения от частоты вращения от идеального значения, в котором они должны быть равны. Выражается этот показатель в процентах.

Чертеж тахогенератора

Также как и в случае фазовой погрешности, уменьшение данного эффекта возможно за счет правильной настройки и калибровки асинхронного тахогенератора.

• Физические причины амплитудной погрешности следующие. Во-первых, происходит падение напряжения в обмотке генератора. Во-вторых, меняется ток возбуждения, а следом за ним и магнитный поток, так как трансформаторная ЭДС ротора вызывает размагничивание. Третья причина – это то, что магнитный поток генераторной обмотки противостоит магнитному потоку вращения, из-за чего тот несколько уменьшается.
• Также стоит помнить, что ротор имеет некоторое индуктивное сопротивление, что также влияет на магнитный поток вращения, уменьшая его.
• И последнее – магнитный поток вращения индуцирует ЭДС вращения, а значит, появляются новый ток и магнитное поле, которое также противостоит потоку возбуждения. Данная электродвижущая сила является пропорциональной угловой скорости вращения, а значит, при увеличении частоты вращения ротора она тоже будет расти и противодействие усилится. Выражается это в падении напряжения в обмотке возбуждения и уменьшении магнитного потока вращения.
• Интересно, что одновременно понизить и фазовую и амплитудную погрешность невозможно. Поэтому схему подключения отлаживают так, чтобы снизить наиболее влияющие погрешности в конкретном случае.

Интересно знать! На практике доказано, что при низких оборотах вращения тахогенератора асинхронного типа оба типа погрешностей достаточно малы, из-за чего диапазоны вращения устройств ограничивают конкретными значениями.

Данные типы погрешностей хоть и являются основными, но они далеко не единственные:

• Нулевой сигнал – это напряжение, имеющееся на обмотке генератора в момент, когда ротор неподвижен. Данный параметр не остается постоянным, так как меняется при повороте ротора. Состоит он из двух составляющих: постоянно и переменной.
• Постоянная переменная возникает из-за неточного сдвига обмоток; присутствием короткозамкнутых контуров в обмотках и сердечнике; неодинаковой магнитной проходимости; неравномерного воздушного зазора; потоков рассеяния и прочего.
• Переменная составляющая обусловлена неравномерной толщиной стенок ротора, если он полый, из-за чего возникает разность активного сопротивления у контуров, а значит, и разность тока и магнитного потока.
• Чтобы ослабить постоянную составляющую нулевого сигнала, обмотки устанавливают на разных статорах: одна ставится на внутреннем, другая на наружном. При этом во время сборки асинхронного тахогенератора внутренний статор проворачивается, пока нулевой сигнал не достигнет минимального значения.
• Побороть переменную составляющую можно только калибровкой ротора, его симметричностью.

Выходные характеристики тахогенератора

• Следующая погрешность называется асимметрией выходного напряжения. Выражается она неравенством выдаваемых тахогенератором напряжений при вращении в разные стороны. Эффект особенно заметен при малых оборотах.
• Причина явления связана с остаточной ЭДС от нулевого сигнала, ведь его фаза остается постоянной, тогда как фаза вращения смещается на 180 градусов. Борются с проблемой за счет уменьшения нулевого сигнала.
• Последний вид погрешности является температурным. Влияние температуры окружающей среды, а также нагревания во время работы ротора, сказывается так, что изменяется активное сопротивление у обмоток на статоре и роторе. Все это сказывается, в свою очередь, на идеальном выходном напряжении, и увеличивает амплитудную и фазовую погрешности.
• Чтобы стабилизировать изменение сопротивления обмотки возбуждения, последовательно подключают терморезисторы. Ротор же изготавливается из материалов с максимально низким температурным коэффициентом.

В завершение

Итак, мы разобрали принципы и назначение тахогенератора. Устройства эти применяются для сугубо специфических целей, но, как стало ясно, их строение практически не отличается от классического генератора постоянного тока. Есть некоторые нюансы относительно точности прибора, но в остальном все сходится.

Просмотрите видео в этой статье, чтобы увидеть практическое применение этих агрегатов.

Тахогенераторы постоянного тока — назначение, применение, преимущества и недостатки

Тахогенератор постоянного тока – устройство электрического образца с небольшой мощностью, работающее по принципу генератора. Возбуждение происходит благодаря наличию постоянных магнитов или независимой обмотки.

Отличается от прочих разновидностей присутствием в корпусе щёточно-коллекторного узла.

Как и любая другая машина, работающая от постоянного тока, схожа со всеми остальными по конструкции. Ключевая отличительная черта – небольшие габариты.

Зачем используется, принцип работы

Генератор тахометра – устройство электромеханического типа. Его напряжение пропорциональное скорости, с которой вращается вал.

Используется для получения сведений о скорости вращения мотора, других вращающихся элементов и в качестве питания тахометра.

Большая часть современных тахогенераторов – элементы, работающие с постоянными магнитами. Как итог, в их конструкции задействуется вращающийся якорь. Один его конец крепится к валу машины с целью измерения скорости вращения ее двигателя.

Так как вращения якоря происходят в фиксированном магнитном поле, этот процесс вызывает напряжение или электродвижущую силу. Ее значение пропорционально скорости вала.

Схема — устройство тахогенераторов постоянного тока

Клеммы якоря соединены к цепи вольтметра, благодаря чему напряжение преобразуется в значение скорости.

Менее редкий тип устройств – тахогенератор со скользящей крышкой. Его конструкция помимо всего прочего состоит из алюминиевой крышки. Она вращается в статоре с обмоткой.

Сама чашка при этом соединена с валом. Переменный ток подается на одну из обмоток статора, из-за чего вокруг чаши образуются вихревые токи. За счет вращения чаши в другой обмотке статора происходит возникновения пропорционального напряжения.

Область применения

По своей конструкции любой тахогенератор постоянного тока должен обладать несколькими обязательными качествами: быть стабильным в своей работе, точным, надежным, максимально чувствительным и прочным.

Области применения тахогенераторов постоянного тока

Благодаря им устройства адаптированы под использования в разных отраслях:

• текстильные машины;
• подъемные механизмы;
• машины, создающие бумагу;
• станки;
• системы подъемно-транспортного образца;
• системы дозирования;
• прокатные станки;
• линии, где производится стекло;
• железнодорожная сфера.

Механических вариаций тахогенераторов может быть несколько, как и размеров их корпуса. Эти параметры влияют на их электрические параметры.

Пример: при скорости вращения 1000 об/мин и напряжении до 6 тыс. вольт, при скорости до 12 тыс. об/мин, механизмов с полым валом с подшипниками и без них.

На примере рассмотрим конструкцию и функциональное назначение тахогенератора К10А6-00.

Фото — Тахогенератор К10А6-00

С его помощью узнают частоту, с которой вращается привод или контролируют скорость разнообразных устройств. Для измерения достаточно узнать уровень электрического тока на входных контактах описываемого устройства.

Еще К10А6-00 создает электроимпульсы управления, использующиеся для систем электрически регулировки. Их значение пропорционально соответствующему параметру выходного напряжения на тахогенераторе.

Сборка К10А6-00 схожа с конструкцией электрических двигателей, работающих на постоянном токе. Для возбуждения ЭДС задействуется подвижно ротор и постоянный магнит.

Когда катушка тахогенератора начинается двигаться в постоянном магнитном поле, результатом становится возникновение тока на ее витках. Величина этого параметра пропорциональна скорости, с которой вращается катушка. Это и есть базовый принцип, использующийся для измерения частоты вращения привода различных механизмов. 

Преимущества и недостатки тахогенераторов

Чтобы понимать, с чем может быть сопряжена работа тахогенераторов, следует знать их сильные и слабые стороны.

Достоинства

• выходной сигнал представлен удобной аналоговой формой, что дает возможность узнать информацию о точном направлении вращения ротора; величина же выходного напряжения задействуется для получения сведений об измеряемой частоте вращения – чем она выше, тем больше частота;
• несмотря на небольшие габариты и незначительный вес, существенная выходная мощность;
• широкая область использования;
• применения вариантов с магнитоэлектрическим типом возбуждения, получаемого от постоянных магнитов, не требует наличия еще одного источника питания с целью возбуждения самого устройства; итог – тахогенератор подходит для решения разносторонних задач технического характера.

Недостатки

• щелочно-коллекторный узел;
• срок эксплуатации на фоне прочих типов устройства сравнительно небольшой;
• если геометрия размещения щеток нарушается, в выходном напряжении отчетливо прослеживается асимметрия;
• в период, когда ротор вращается, из-за вибрации щеток, неравенства проводимостей на обмотках коллектора, их коммутаций, могут возникнуть незапланированные пульсации, принимающие такое значение, что создают радиопомехи;
• из-за небольшого выходного сигнала при незначительных вращениях, узнать их точную скорость тахогенераторами постоянного тока невозможно;
• из-за наличия трущихся деталей могут возникнуть дополнительный механические нагрузки;
• старения магнитов влияет на их базовые свойства;
• линейная характеристика измеряемых величин обеспечивается только в небольшом диапазоне частоты вращения; этот недостаток относится к тахогенераторам большинства существующий видов.

Несмотря на обширный перечень слабых сторон, устройство, работающее от постоянного тока, часто применяются для вычисления скорости вращения, на электроприводах, в системах автоматической регулировки.

В завершение остается добавить, что тахогенераторы используются в сугубо специфических отраслях.

Строение вариантов, работающих на постоянном токе, не сильно отличается от привычного всем генератора. Могут быть погрешности относительно точности измерения, но во всем остальном все практически идентично. 

Что такое тахогенератор и когда он используется?

Вы здесь: Главная / Часто задаваемые вопросы + основы / Что такое тахогенератор и когда он используется?

15 марта 2021 г. Даниэль Коллинз Оставить комментарий

Существует несколько способов измерения положения оси вращения, и некоторые устройства измерения положения, такие как инкрементальные и абсолютные энкодеры, также могут определять скорость оси с помощью оценивая комбинацию расстояния, времени и импульсов. Но для приложений, требующих только измерения скорости без информации о местоположении, тахогенератор может быть лучшим решением.

Напомним, что генератор – это устройство, вырабатывающее электрическую энергию из механической энергии, при этом напряжение генерируемой мощности прямо пропорционально скорости вращения вала устройства.

Тахогенераторы представляют собой устройства для измерения реальной скорости, которые основаны на основном принципе генератора для определения скорости вращающейся части на основе напряжения. Тахогенератор прикрепляется к объекту, скорость которого измеряется, например, к валу вентилятора или двигателя, и оценивает напряжение мощности, вырабатываемой генератором, для определения скорости вращения объекта. Тахогенераторы спроектированы так, чтобы зависимость между напряжением и скоростью была чрезвычайно точной и линейной в заданном диапазоне.

В _o = выходное напряжение (В)

K _t = постоянная тахогенератора (В-с/рад)

ω _с = угловая скорость (рад/с )

Φ = поток на полюс (Weber)

P = количество полюсов

Z = количество проводников в обмотках якоря

a = количество параллельных дорожек в обмотках якоря

Большинство используемых сегодня тахогенераторов представляют собой щеточные генераторы постоянного тока со статором на постоянных магнитах и ​​обмоткой. , вращающийся якорь. Один конец якоря прикреплен к объекту, скорость которого измеряется, и якорь вращается в магнитном поле статора. При вращении измеряемого объекта вращение якоря тахогенератора индуцирует напряжение, причем амплитуда напряжения пропорциональна скорости вращения. Коммутатор преобразует переменный ток, генерируемый вращением, в постоянный ток, который можно интерпретировать с помощью схемы вольтметра и преобразовать в скорость. При изменении направления вращения изменяется полярность напряжения, поэтому тахогенераторы постоянного тока могут определять как скорость, так и направление вращения.

Тахогенератор постоянного тока использует якорь, прикрепленный к измеряемому объекту. Якорь вращается в стационарном магнитном поле, а индуцированное напряжение пропорционально скорости вращения вала.
Изображение предоставлено: Circuit Globe

В тахогенераторе переменного тока не используются щетки, вместо них используются неподвижный статор с обмоткой и ротор с постоянными магнитами. В этом случае вращающееся магнитное поле ротора индуцирует напряжения в трехфазных обмотках статора. Амплитуда и частота индуцированного напряжения пропорциональны скорости вращения. Выход переменного тока выпрямляется до напряжения постоянного тока, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения, а выпрямленный выход проходит через сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций напряжения. Поскольку переменный ток дважды меняет полярность за электрический цикл, тахогенератор переменного тока не может определить направление вращения вала. Но поскольку для них не требуются механические щетки, версии переменного тока обычно имеют более длительный срок службы и более низкие требования к техническому обслуживанию, чем тахогенераторы постоянного тока.

В приложениях управления движением тахогенераторы обычно используются с двигателями постоянного тока и приводами для управления скоростью двигателя.

Изображение предоставлено: Transdrive Engineering Services

---

Тахометр в вашем автомобиле, по сути, представляет собой тахогенератор с аналоговым циферблатом или цифровым дисплеем.

Рубрики: Кодировщики, Часто задаваемые вопросы + основы, Рекомендуемые

Что такое Тахогенератор? — Определение тахогенератора, описание AC DC

• Калькуляторы
• Проектирование задач

Войти

Добро пожаловать!Войти в свой аккаунт

ваше имя пользователя

ваш пароль

Забыли пароль?

Завести аккаунт

Политика конфиденциальности

Регистрация

Добро пожаловать!Зарегистрируйте аккаунт

ваш адрес электронной почты

ваше имя пользователя

Пароль будет отправлен вам по электронной почте.

Политика конфиденциальности

Восстановление пароля

Восстановить пароль

ваш адрес электронной почты

Поиск

Изменено: 14 апреля 2021 г.

Категория статей

Определение тахогенератора – генератор, в котором генерируемое напряжение симметрично скорости вращения ротора, а также используется только как источник сигнала, симметричного скорости (это не загружается).

Основные типы тахометрических генераторов – коллекторный генератор, синхронный генератор. В последнем сигнал представляет собой переменное напряжение, частота которого (вместе с амплитудой) пропорциональна скорости вращения.
Тахогенератор. возбуждаются от постоянного магнита. В тахогенераторе с такими постоянными магнитами поток возбуждения в очень хорошем приближении можно считать постоянным. Электромагнитное возбуждение для управления шагом выходной характеристики встречается значительно реже, а также генераторы этого типа должны быть снабжены магнитными шунтами для соединения полюсов статора друг с другом.

Наиболее часто используемыми устройствами для измерения скорости являются тахометрические генераторы переменного тока, а также энкодеры (импульсные датчики). Стандартной спецификацией тахометрических генераторов переменного тока является согласованность генератора, которая определяет значение напряжения при 1000 об/мин, а также частоту результирующего напряжения. Результирующее напряжение такого генератора выражается связью:

Где:

wzb — поток возбуждения,

ω — частота вращения ротора,

Rt — сопротивление якоря,

Rpsz — сопротивление перехода щетки,

Robc – сопротивление нагрузки.

Наибольший наклон характеристики преобразования стилей получается для бесконечно большого Robc. Эти наклоны получают порядка 0,005 В/об/мин. Минимальное значение Rpsz достигается при использовании медных щеток. Различные другие характеристики, принимаемые во внимание при выборе генератора для конкретного применения, включают диапазон мощности, уровень чувствительности формы выходной характеристики к возможной токовой нагрузке его выходной обмотки, а также регулировку уровня температуры окружающей среды, форму результирующего напряжения. , значение напряжения нейтрали (при r=0), а также диапазон линейности характеристики. Линейность характеристической кривой зависит от значения сопротивления нагрузки, а также увеличивается по мере увеличения сопротивления нагрузки.

Однако на измерения с помощью тахогенератора влияют шумы (работа коммутатора, внешние помехи), особенно неблагоприятные при пониженных значениях скорости и, следовательно, пониженные результирующие напряжения. Шум обычно доминирует в измеряемом сигнале, что делает его бесполезным. Вариантом может быть использование долговременных магнитов на роторе и расположение обмоток на статоре. Ведущий производитель сервоприводов, MAVILOR, для поддержания превосходного качества своих систем точного привода оснащает свои электродвигатели высококачественными элементами, состоящими из описанных тахогенераторов. Это важная часть для получения подробной информации о работе привода, используемого в системе управления. Тахогенераторы ROLIVAM изготавливаются ведущим производителем прецизионных сервоприводов переменного и постоянного тока. Они созданы для обнаружения: остановки, положения, а также ускорения или изменения направления без заклинивания с погрешностью менее 1,5%. ROLIVAM производит генераторы трех групп напряжения: 7 В, 10 В и 20 В при 1000 об/мин. Электромеханическая схема обмотки на 2-х равноудаленных ветвях, 4 щетки (по две на каждую линию), коллектор из медно-серебряного сплава с большим количеством секций, соответствующая обработка поверхности, постоянные магниты, пониженная инерция, а также высокое качество изготовления. Это означает, что тахогенераторы ROLIVAM выдают определенный и устойчивый результирующий сигнал с чрезвычайно низкой пульсацией, что способствует сверхбыстрой реакции в условиях, когда изменение направления вращения является важным компонентом сервосистемы.

Тахогенераторы постоянного и переменного тока

Большинство используемых сегодня тахогенераторов представляют собой щеточные генераторы постоянного тока со статором на постоянных магнитах, а также с вращающимся якорем с обмоткой. Один конец якоря прикреплен к объекту, скорость которого измеряется, и якорь вращается в магнитном поле статора. При вращении измеряемого объекта вращение якоря тахогенератора индуцирует напряжение, причем амплитуда напряжения пропорциональна скорости вращения. Коммутатор преобразует переменный ток, создаваемый вращением, в постоянный ток, который можно проанализировать с помощью схемы вольтметра и преобразовать в скорость. При изменении направления вращения изменяется полярность напряжения, поэтому тахогенератор постоянного тока может определять как скорость, так и направление вращения.

В тахогенераторе переменного тока отсутствуют щетки, а вместо них используется стационарный статор с обмоткой и ротор с постоянными магнитами. В этом случае вращающееся магнитное поле ротора индуцирует напряжения в трехфазных обмотках статора. Амплитуда, а также частота индуцированного напряжения симметричны скорости вращения. Выход переменного тока выпрямляется до напряжения постоянного тока, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения, а также выпрямленный выход подвергается сглаживающему фильтру для уменьшения скачков напряжения. В связи с тем, что переменный ток меняет полярность дважды за электрический цикл, тахогенератор переменного тока не может установить направление вращения вала. Поскольку им не нужны механические щетки, варианты переменного тока обычно имеют более длительный срок службы, а также более низкие требования к техническому обслуживанию после тахогенераторов постоянного тока.
В приложениях управления движением тахогенераторы обычно используются с двигателями постоянного тока, а также с приводами для регулирования скорости двигателя.

Применение тахогенератора

Использование тахогенератора имеет различные преимущества. Например, когда согласующий вал меняет направление, полярность напряжения тахогенератора постоянного тока с постоянными магнитами также изменится. В результате генераторы тахометров подходят для приложений управления или измерения, которые требуют указания направления.
Генераторы тахометра часто используются для измерения скорости двигателя и двигателя, а также для согласования скорости приводного оборудования, такого как конвейеры, смесители, вентиляторы, а также устройства оборудования. Следовательно, они используются в качестве элементов обратной связи в цепях управления скоростью.