Tahogeneratori — vrste, uređaj i princip rada

Riječ "tahogenerator" dolazi od dvije riječi - od grčke riječi "tachos" što znači "brz" i od latinske riječi "generator". Tahogenerator je promjenjivi ili konstantni električni mjerni mikrostroj, koji se postavlja na osovinu opreme i pretvara trenutnu vrijednost brzine vrtnje osovine u električni signal, čiji parametar nosi informaciju o frekvenciji vrtnje.

Ovaj parametar može biti generirani EMF ili vrijednost frekvencije signala. Izlazni signal iz tahogeneratora može se poslati na vizualni zaslon (npr. displej) ili na uređaj za automatsku kontrolu brzine osovine na kojem radi tahogenerator.

Tahogeneratora ima nekoliko vrsta, ovisno o vrsti signala koji se stvara na izlazu: s izmjeničnim naponskim ili strujnim signalom (asinkroni ili sinkroni tahogeneratori), ili s konstantnim signalom.

DC tahogenerator

Istosmjerni tahogenerator je kolektorski stroj s pobudom pomoću stalnih magneta (češće) ili uzbudne zavojnice (rjeđe) smještene na njegovom statoru. Mjerna EMF inducira se na namotu rotora tahogeneratora i ispada da je izravno proporcionalna kutnoj brzini rotacije rotora, zapravo brzini promjene magnetskog toka, u točnom skladu s sa zakonom elektromagnetske indukcije.

Izlazni signal - napon čija je vrijednost također izravno proporcionalna kutnoj brzini rotacije rotora - uklanja se kroz četke iz kolektora. Budući da posao uključuje kolektor i četke, takva je jedinica podložna bržem trošenju od AC tahogeneratora. Problem je u tome što u procesu svog rada jedinica za skupljanje četkica stvara impulsni šum u izlaznom signalu takvog tahogeneratora.

Na ovaj ili onaj način, izlazni signal DC tahogeneratora je napon, što otežava točnu pretvorbu napona u brzinu, jer tok magnetskog otklona ovisi o temperaturi magneta, o električnom otporu na točki kontakta četkica s kolektorom (što se mijenja s vremenom), konačno — od demagnetizacije trajnih magneta tijekom vremena.

Ipak, u nekim slučajevima DC tahogeneratori su pogodni za oblik prikaza izlaznog signala, kao i prirodni fenomen okretanja polariteta ovog signala u skladu s promjenom smjera vrtnje osovine.

DC tahogeneratori karakterizirani su «faktorom transformacije» St, koji izražava omjer uklonjenog napona Uout i frekvencije vrtnje Frot koja odgovara zadanom naponu.Ovaj je parametar naveden u tehničkoj dokumentaciji za tahogenerator i mjeri se u milivoltima pomnoženim s okretajima u minuti. Poznavajući ovaj parametar i izlazni napon iz tahogeneratora, možete izračunati trenutnu frekvenciju pomoću formule:

Elektromotor s ugrađenim tahogeneratorom:

Asinkroni AC tahogenerator

Asinkroni AC tahogeneratori su slični u dizajnu za asinkrone kavezne motore… Rotor je ovdje napravljen u obliku šupljeg cilindra (obično bakrenog ili aluminijskog), a stator sadrži dva namota koji se nalaze pod pravim kutom jedan u odnosu na drugi. Jedan od namota statora je namot pobude, drugi je namot izlaza. Na uzbudni svitak dovodi se izmjenična struja određene amplitude i frekvencije, a izlazni svitak spojen je na mjerni uređaj.

Kada se rotor vjeverice okreće, povremeno prekida početnu ortogonalnost magnetskih tokova dviju zavojnica, kao rezultat izobličenja slike magnetskih polja, EMF se povremeno inducira u izlaznoj zavojnici. Ako rotor miruje, tada magnetski tok pobudne zavojnice nije izobličen i u izlaznoj zavojnici se ne inducira EMF. Ovdje je veličina generiranog EMF-a proporcionalna brzini rotacije osovine.

Budući da struja koja se dovodi do namota polja ima svoju frekvenciju, različitu od brzine rotacije osovine, takav tahogenerator naziva se asinkroni. Između ostalog, ovaj dizajn omogućuje procjenu smjera rotacije rotora prema fazi izlaznog signala - kada se mijenja smjer rotacije, faza se mijenja.

Sinkroni AC tahogenerator

Sinkroni tahogeneratori su AC strojevi bez četkica.Magnetizaciju rotora stvara permanentni magnet dok je na statoru prisutan jedan ili više namota. U tom će slučaju i amplituda izlaznog signala i njegova frekvencija biti proporcionalne brzini vrtnje osovine. Podaci o brzini se stoga mogu mjeriti i pomoću vrijednosti amplitude (detekcija amplitude) i izravno pomoću frekvencije (detekcija frekvencije). Međutim, smjer vrtnje se ne može odrediti iz izlaznog signala sinkronog tahogeneratora.

Rotor sinkronog izmjeničnog tahogeneratora može biti izrađen u obliku višepolnog magneta i dati nekoliko impulsa u nizu u izlaznom signalu za jedan okretaj osovine. Takvi tahogeneratori, zajedno s asinkronim, imaju dulji vijek trajanja, jer nemaju uređaj za sakupljanje četkica koji je sklon mehaničkom trošenju.

Detekcija frekvencije

Budući da izlazna frekvencija sinkronog tahogeneratora ne ovisi o temperaturi i drugim čimbenicima, mjerenja frekvencije s njim su točnija. Proračun je vrlo jednostavan, dovoljno je znati broj pari polova p rotora:

Ali postoji i nijansa. Da bi točnost izračuna bila dovoljno visoka, potrebno je dodijeliti vrijeme tijekom kojeg se teoretski brzina već može promijeniti, što znači da dok se impulsi broje, pogreška mjerenja raste, što je štetno.

Kako bi se smanjila pogreška mjerenja, rotor je višepolni kako bi se proračuni mogli brže obaviti, a zatim brže uslijedio odziv upravljačkog sustava. Za jedan pol, frekvencija se izračunava pomoću sljedeće formule:

gdje je N broj očitanih impulsa, T je period brojanja impulsa

Za sinkroni tahogenerator, amplituda signala se mijenja ovisno o brzini, stoga je pri projektiranju detektora izlazne frekvencije važno uzeti u obzir cijeli mogući raspon amplituda izlaznih napona tahogeneratora.

Detekcija amplitude

S amplitudnom metodom određivanja frekvencije, krug detektora frekvencije bit će jednostavniji, ali ovdje je važno uzeti u obzir utjecaj čimbenika kao što su: temperatura, promjena u nemagnetskom razmaku itd. Što je veći frekvencija , što je veća amplituda izlaznog signala, stoga je krug detektora obično ispravljač i Niskopropusni filter, gdje vam faktor pretvorbe izmjeren u mV * o/min omogućuje određivanje frekvencije pomoću sljedeće formule:

Uz tradicionalne vrste tahogeneratora o kojima se govori u ovom članku, pulsni senzori također se koriste u modernim tehnologijama. na temelju optokaplera, Hallovi senzori itd. Prednost tahogeneratora je što u paru s detektorom ne zahtijevaju nikakve dodatne izvore energije. Nedostaci tradicionalnih tahogeneratora strojnog tipa uključuju slabu osjetljivost pri malim brzinama i uvedeni moment kočenja.