16.Магнитоиндукционные тахометры

Индукционные тахогенераторы редко применяются как измерительные приборы вследствие больших погрешностей, но они незаменимы в качестве датчиков угловой скорости в системах автоматики.

Рис. 6. Кинематические схемы магнитоиндукционных тахометров: а – с полым цилиндром; б – с диском; 1 – чувствительный элемент; 2 –магнит; 3 – магнитопровод.

К ним относятся магнитоиндукционные тахо­метры, которые бывают двух типов: с чувствительным элементом в виде тонкостенного электропроводящего полого цилиндра 1 (рис. 6. а), помещенного в зазоре между вращаемым магни­том 2 и магнитопроводом 3, или с чувствительным элементом в виде диска 1 (рис. 6. б), помещенного в зазоре между вращаемыми цилиндрическими магнитами 2. Обычно постоянные маг­ниты вращаются с частотой, пропорциональной измеряемой час­тоте вращения вала двигателя, а чувствительные элементы (ци­линдры и диски) закреплены на самостоятельных осях и могут поворачиваться лишь на некоторый угол, ограниченный спираль­ной противодействующей пружиной П.

При вращении магнитной системы в теле чувствительного эле­мента (ЧЭ) за счет магнитной индукции наводится ЭДС, прямо пропорциональная скорости вращения магнита:

Е=k₁n_m, (3.1)

где k₁ - коэффициент, зависящий от индукции магнитного пото­ка, пронизывающего ЧЭ; п_м — угловая скорость вращения магнита.

ЭДС, индуцированная в ЧЭ, вызывает появление в нем индук­ционных токов i, величина которых зависит от ЭДС, вызвавшей их, числа пар полюсов магнита, размеров и материалов ЧЭ. Ин­дукционные токи, в свою очередь, создают магнитное поле. В ре­зультате взаимодействия магнитных полей ЧЭ и постоянных маг­нитов возникает вращающий момент, стремящийся повернуть ЧЭ вслед за вращающимся магнитом. Вращающий момент, действую­щий на элемент, пропорционален величине индуцированного в нем вихревого тока, а следовательно, и скорости вращения маг­нита:

(3.2)

где к₂ — постоянный коэффициент пропорциональности.

Под действием вращающего момента ЧЭ поворачивается и за­кручивает пружину П, создающую противодействующий момент, пропорциональный углу закручивания пружины:

М_пр=с, (3.3)

где с - жесткость пружины;  — угол закручивания пружины.

На одной оси с ЧЭ укреплена стрелка, угол отклонения кото­рой пропорционален угловой скорости вращения постоянного маг­нита.

Угол поворота стрелки прибора определяется равенством мо­ментов откуда

M_ВР=М_ПР, (3.4)

где к=к₂/с — коэффициент, зависящий от жесткости пружины, конструкции и материала магнита и ЧЭ.

Магнитоиндукционный тахометр является дистанционным при­бором. Синхронная дистанционная передача состоит из трехфаз­ного генератора переменного тока (датчика), расположенного на авиадвигателе, трехпроводной линии и синхронного двигателя, размещенного в указателе.

Датчики магнитоиндукционных тахометров не имеют методи­ческой погрешности.

Основная инструментальная погрешность указателя тахомет­ра определяется трением в подшипниках и ошибками градуиров­ки шкалы.

Дополнительные погрешности обусловлены прежде всего влия­нием температуры и вызываются изменением электрического со­противления чувствительного элемента, магнитной проводимости магнитопроводов и упругих свойств противодействующей пружи­ны. Конструктивная погрешность из-за изменения температуры окружающей среды частично компенсируется подбором материа­лов деталей.