Snelheidssensoren
Tachogeneratoren - DC- en AC-elektrische machines met laag vermogen - worden gebruikt als rotatiesnelheidssensoren in automatiseringssystemen. Toerentellerbruggen worden gebruikt om de rotatiesnelheid van elektromotoren om te zetten in spanning.
DC tachogeneratoren
DC-tachogeneratoren zijn, afhankelijk van de excitatiemethode, van twee typen: magneto-elektrisch (geëxciteerd door permanente magneten) en elektromagnetisch (geëxciteerd door een speciale spoel) (Fig. 1 a, b).
Uitgangsspanning van de tachogenerator bij constante bekrachtigingsstroom Uout = E — IRi = hereω — IRI am
waarbij Ce = (UI am — II amRI am)/ω — een machineconstante bepaald door de paspoortgegevens.
Bij inactiviteit (I= 0) spanning Uout = E = Ceω... Daarom is de statische karakteristiek van de tachogenerator Uout = e (ω) bij inactiviteit lineair, aangezien Ce = const (rechte lijn I, Fig. 1, c) .
Rijst. 1. Rotatiesensoren (DC-tachometrische generatoren): a) met permanente magneetbekrachtiging, b) met elektromagnetische bekrachtiging, c) statische karakteristiek
Onder belasting wordt de statische karakteristiek niet-lineair (curve 2).de helling verandert, wat een gevolg is van de ankerreactie en de spanningsval in de ankerwikkeling van de tachogenerator. In echte tachogeneratoren is er een spanningsval op de borstels, wat leidt tot het verschijnen van ongevoelige jongeren (curve 3).
Om de vervorming van de statische eigenschappen van tachogeneratoren te verminderen, worden ze gebruikt bij lage belastingen (Azn = 0,01 - 0,02 A). Ankercircuitstroom Azi = E / (Ri + Rn) en uitgangsspanning Uout = E — IRi = hereω — IRI am.
DC-tachogeneratoren worden veel gebruikt in automatische besturingssystemen voor elektrische aandrijvingen zoals snelheidssensoren. Hun voordelen zijn lage traagheid, hoge nauwkeurigheid, klein formaat en gewicht, en voor magneto-elektrische tachogeneratoren is er ook geen stroombron. Het nadeel is de aanwezigheid van een collector met borstels.
AC tachogeneratoren
Synchrone tachogeneratoren zijn een eenfasige synchrone machine met een rotor in de vorm van een permanente magneet (Fig. 2, a).In synchrone tachogeneratoren met een verandering in hoeksnelheid verandert ook de frequentie van de uitgangsspanning met de amplitude. Statische kenmerken zijn niet-lineair. Dynamisch synchrone tachogeneratoren zijn niet-traagheidselementen.
Een asynchrone tachogenerator is een tweefasige asynchrone machine met een holle niet-magnetische rotor (Fig. 2, b). Op de stator van de asynchrone tachogenerator bevinden zich twee 90 verschoven wikkelingen (bekrachtiging van de OF en de uitlaatgasgenerator). De OB-spoel is aangesloten op een AC-bron.
Rijst. 2. Wisselstroomtachometergeneratoren: a — synchroon, b — asynchroon
Een EMF wordt geïnduceerd in de uitlaatspoel, wat de uitvoer is, wanneer de rotor draait. transformatie en rotatie.Onder invloed van een elektromotorische kracht gaat de uitgang van de tachogenerator draaien en ontstaat er een spanning Uout.
De statische eigenschap van een asynchrone tachogenerator is ook niet-lineair. Bij het veranderen van de rotatie van de rotor verandert de fase van de uitgangsspanning met 180 °.
Asynchrone tachogeneratoren worden gebruikt als sensoren voor hoeksnelheid, rotatiesnelheid en versnelling. In het tweede geval is de bekrachtigingsspoel van de asynchrone tachogenerator aangesloten op een gelijkstroombron.
De voordelen van asynchrone tachogeneratoren zijn betrouwbaarheid, lage traagheid Nadelen - de aanwezigheid van resterende EMF aan de uitgang. met stationaire rotor, relatief grote afmetingen.
Tachometrische bruggen
DC- en AC-toerentellerbruggen worden in automatiseringssystemen gebruikt om feedback te geven over het toerental van elektromotoren. Dit maakt het mogelijk om het systeem te vereenvoudigen, aangezien er geen extra elektrische machine nodig is - een tachogenerator. Dit vermindert de statische en dynamische belasting van de uitvoerende motor.
De DC-tachometrische brug is een speciaal brugcircuit (Fig. 3, a), in een van de armen waarvan het anker van de motor Ri is opgenomen, en in andere - weerstanden R1, R2, Rp. Op de diagonaal ab van de brug, die het anker van de motor voedt, wordt een netspanning U aangelegd en de spanning wordt verwijderd van de diagonaal cd U in een onevenredige verhouding tot de hoeksnelheid ω.
Rijst. 3. DC-tachometerbrug (a) en contactloze meetinrichting voor het toerental van een asynchrone motor (b)
Als er geen stroom in het uitgangscircuit is, dan
Als we het gezamenlijke stelsel van vergelijkingen oplossen, krijgen we
Toerentellerbrug uitgangsspanning
waarbij Ktm de transmissiecoëfficiënt van de toerentellerbrug is.
De fout van de toerentellerbrug is ± (2 — 5)%. Dynamische DC-toerentellerbruggen zijn niet-traagheidskoppeling.
Om de snelheid van de rotor van een asynchrone elektromotor te regelen, wordt een contactloos meetapparaat (Fig. 3, b) gebruikt, dat een meettransformator van stroom TA en een tv met spanning bevat.