Senzory rýchlosti
Tachogenerátory – nízkoenergetické jednosmerné a striedavé elektrické stroje – sa používajú ako snímače rýchlosti otáčania v automatizačných systémoch. Tachometrové mostíky sa používajú na premenu rýchlosti otáčania elektromotorov na napätie.
DC tachogenerátory
Jednosmerné tachogenerátory sú v závislosti od spôsobu budenia dvoch typov: magnetoelektrické (budené permanentnými magnetmi) a elektromagnetické (budené špeciálnou cievkou) (obr. 1 a, b).
Výstupné napätie tachogenerátora pri konštantnom budiacom prúde Uout = E — IRi = hereω — IRI am
kde Ce = (UI am — II amRI am)/ω — strojová konštanta určená údajmi z pasu.
Pri voľnobehu (I= 0) napätie Uout = E = Ceω... Preto je statická charakteristika tachogenerátora Uout = e (ω) pri voľnobehu lineárna, keďže Ce = const (priamka I, obr. 1, c) .
Ryža. 1. Rotačné snímače (DC tachometrické generátory): a) s budením permanentným magnetom, b) s elektromagnetickým budením, c) statická charakteristika
Pri zaťažení sa statická charakteristika stáva nelineárnou (krivka 2).mení sa jeho strmosť, čo je dôsledok reakcie kotvy a poklesu napätia vo vinutí kotvy tachogenerátora. V skutočných tachogenerátoroch dochádza k poklesu napätia na kefách, čo vedie k vzhľadu necitlivosti mládeže (krivka 3).
Na zníženie skreslenia statických charakteristík tachogenerátorov sa používajú pri nízkom zaťažení (Azn = 0,01 — 0,02 A). Prúd obvodu kotvy Azi = E / (Ri + Rn) a výstupné napätie Uout = E — IRi = hereω — IRI am.
Jednosmerné tachogenerátory sú široko používané v automatických riadiacich systémoch pre elektrické pohony, ako sú snímače rýchlosti. Ich výhodou je nízka zotrvačnosť, vysoká presnosť, malé rozmery a hmotnosť a pre magnetoelektrické tachogenerátory tiež chýba zdroj energie. Nevýhodou je prítomnosť zberača s kefami.
AC tachogenerátory
Synchrónne tachogenerátory sú jednofázový synchrónny stroj s rotorom vo forme permanentného magnetu (obr. 2, a) V synchrónnych tachogenerátoroch so zmenou uhlovej rýchlosti sa frekvencia výstupného napätia tiež mení s amplitúdou. Statické charakteristiky sú nelineárne. Dynamicky synchrónne tachogenerátory sú neinerciálne prvky.
Asynchrónny tachogenerátor je dvojfázový asynchrónny stroj s dutým nemagnetickým rotorom (obr. 2, b). Na statore asynchrónneho tachogenerátora sú dve vinutia posunuté o 90 (budenie OF a generátora výfukových plynov). Cievka OB je pripojená k zdroju striedavého prúdu.
Ryža. 2. Generátory tachometrov striedavého prúdu: a — synchrónne, b — asynchrónne
EMF sa indukuje vo výfukovej cievke, ktorá je výstupom, keď sa rotor otáča. transformácia a rotácia.Vplyvom elektromotorickej sily sa výstup tachogenerátora otáča a vzniká napätie Uout.
Statická charakteristika asynchrónneho tachogenerátora je tiež nelineárna. Pri zmene otáčania rotora sa fáza výstupného napätia zmení o 180 °.
Asynchrónne tachogenerátory sa používajú ako snímače uhlovej rýchlosti, rýchlosti otáčania a zrýchlenia. V druhom prípade je budiaca cievka asynchrónneho tachogenerátora pripojená k zdroju jednosmerného prúdu.
Výhody asynchrónnych tachogenerátorov sú spoľahlivosť, nízka zotrvačnosť.Nevýhody — prítomnosť zvyškového EMF na výstupe. so stacionárnym rotorom, relatívne veľké rozmery.
Tachometrické mostíky
Jednosmerné a striedavé tachometrové mostíky sa používajú v automatizačných systémoch na poskytovanie spätnej väzby o rýchlosti otáčania elektromotorov. To umožňuje zjednodušiť systém, pretože nie je potrebný ďalší elektrický stroj - tachogenerátor. Tým sa znižuje statické a dynamické zaťaženie výkonného motora.
Jednosmerný tachometrický mostík je špeciálny mostíkový obvod (obr. 3, a), v jednom z ramien ktorého je zahrnutá kotva motora Ri a v iných - odpory R1, R2, Rp. Sieťové napätie U sa privedie na uhlopriečku ab mostíka, ktorá napája kotvu motora, a napätie sa odoberie z uhlopriečky cd U neúmerne k uhlovej rýchlosti ω.
Ryža. 3. Mostík tachometra na jednosmerný prúd (a) a bezdotykové meracie zariadenie rýchlosti otáčania asynchrónneho motora (b)
Ak vo výstupnom obvode nie je žiadny prúd, potom
Vyriešením spoločného systému rovníc dostaneme
Výstupné napätie mostíka tachometra
kde Ktm je koeficient prenosu mostíka tachometra.
Chyba mostíka tachometra je ± (2 — 5)%. Dynamické mostíky jednosmerného tachometra sú neinerciálna väzba.
Na riadenie otáčok rotora asynchrónneho elektromotora sa používa bezkontaktné meracie zariadenie (obr. 3, b), ktoré obsahuje merací transformátor prúdu TA a TV s napätím.