Тахогенераторы

Тахогенератор постоянного тока - это машина постоянного тока с независимым возбуждением или возбуждением постоянными магнитами, работающая в генераторном режиме. По конструкции он почти не отличается от машин постоянного тока. Тахогенераторы постоянного тока служат для измерения частоты вращения по значению выходного напряжения, а также для получения электрических сигналов, пропорциональных частоте вращения вала в схемах автоматического регулирования. Основными требованиями, предъявляемыми к тахогенераторам, являются: а) линейность выходной характеристики; б) большая крутизна выходной характеристики; в) малое влияние на выходную характеристику изменения температуры окружающей среды и нагрузки; г) минимум пульсаций напряжения на коллекторе.

На рисунке 9.5 показаны принципиальные схемы тахогенераторов постоянного тока с электромагнитным возбуждением (а) и возбуждением постоянными магнитами (б).

В случае электромагнитного возбуждения обмотку возбуждения ОВ подключают к источнику постоянного тока (рис. 9.5, а). Тахогенератор возбуждается и если его якорь привести во вращение с частотой n, то на выходе генератора появится постоянное напряжение Uвых. Выходная характеристика тахогенератора постоянного тока - прямая линия.

1. Тахогенераторы серии ТД. Коллекторные, постоянного тока с электромагнитным независимым возбуждением. Рабочее положение переменное. Выходной конец вала со шпонкой.

2. Тахогенераторы серии ТГП. Коллекторные, постоянного тока с зубцовым ротором. Режим работы продолжительный.

Бесконтактные двигатели постоянного тока

Для обеспечения надежной работы в тяжелых условиях эксплуатации в системах автоматики применяются бесконтактные двигатели постоянного тока, у которых щеточно-коллекторный узел заменен полупроводниковым коммутатором, что обеспечивает высокую надежность работы. Бесконтактные двигатели постоянного тока, как правило, состоят из следующих основных элементов:

• бесконтактного двигателя (Д) с m-фазной обмоткой на статоре и ротором в виде постоянного магнита;

• датчика положения ротора (ДПР), вырабатывающего сигналы управления;

• бесконтактного коммутатора (БК), осуществляющего по сигналам ДПР коммутацию токов в обмотках статора двигателя.

а б

Рис.1.4. Бесконтактный двигатель постоянного тока:

а – блок-схема;

б – чувствительный элемент ДПР – датчик э.д.с.Холла.

В качестве датчиков положения ротора применяют различные чувствительные бесконтактные элементы. Наиболее целесообразно использовать датчики э.д.с. Холла (рис. 1.4,б), представляющие собой тонкую полупроводниковую пластинку с нанесенными на ней контактными площадками, к которым припаяны выводы 1-2, подключенные к источнику напряжения U₁, и выводы 3-4, с которых снимают выходной сигнал U₂. Если в цепи 1-2 протекает ток I, а датчик находится в магнитном поле, вектор индукции B которого перпендикулярен плоскости пластины датчика, то в датчике наводится э.д.с. и на выводах 3-4 появляется напряжение U₂.

На рис.1.5. приведена принципиальная схема бесконтактного двигателя постоянного тока для управления которым применяют датчики Холла и коммутатор, выполненный на транзисторах.

Рис.1.5. Принципиальная схема бесконтактный двигатель постоянного тока.

Четыре обмотки фазы двигателя W₁ - W₂ расположены на явновыраженных полюсах шихтованного сердечника статора. Датчики Холла ДХ1 ДХ2 установлены в пазах полюсных наконечников двух смежных полюсов. Силовые транзисторы VT₁ - VT₂ работают в релейном (ключевом) режиме. Сигнал на открытие транзистора поступает от соответствующего датчика Холла. Питание датчиков Холла осуществляется от источника напряжения U₁. Число обмоток статора обычно не превышает четырех, но они имеют большое количество витков и, следовательно, повышенную индуктивность.

Эта особенность отражается на характеристиках бесконтактного двигателя (рис.1.6.), которые в целом схожи с характеристиками коллекторных двигателей постоянного тока. Недостатком бесконтактных двигателей постоянного тока является сложность устройства и высокая их стоимость.

Рис.1.6. Механические характеристики бесконтактного двигателя постоянного тока.

Характеристики электрических машин постоянного тока

Рассмотрим характеристики электрических машин постоянного тока в зависимости от типа и назначения машин.

1. Характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

2. Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

3. Механические и регулировочные характеристики двигателя при якорном управлении.

4. Регулировочные механические характеристики двигателя с полюсным управлением.

Способы возбуждения машин постоянного тока

Независимое возбуждение Параллельное возбуждение

Последовательное возбуждение Смешанное возбуждение

Возбуждение от постоянных магнитов

Исполнительные двигатели постоянного тока серий ДПМ, ДПР

Тип двигателя	Номинальные данные					Iхх max, А		Mпуск min, Гсм		Iпуск max, А		Срок службы, час
	Uн, В	Mн, Гсм	n, об/мин	Iн max, А
ДПМ-20-Н1/Н2-8	27	20	4500	0,15	0,06		40		0,4		600
ДПМ-20-Н1/Н2-11	12	15	9000	0,35	0,13		60		2,3		300
ДПМ-35-Н1/Н2-08	12	150	9000	2,8	0,75		700		22		50
ДПМ-35-Н1/Н2-10	12	200	4500	1,6	0,42		500		10,5		500

Тип двигателя	При U1=Uн
	I0, А	Iн, А	n0	Mп, Гсм	M0	Uтрог, В	ΔUиз, В	Rа, Ом	Umax пуск	Umax реверс
ДПМ-20-Н1/Н2-8	0,028	0,19	6400	52	9	5,5	1,4	132	32,5	32,5
ДПМ-20-Н1/Н2-11	0,105	0,13	10500	97	10	1,6	0,5	10	14,5	11
ДПМ-35-Н1/Н2-08	0,55	11,6	9900	1200	60	1	0,5	0,85	14,5	7
ДПМ-35-Н1/Н2-10	0,29	5,2	5500	940	56	1,15	0,5	2,2	14,5	11

Тип двигателя	Uн, В	Mн, Гсм	nн	Iн, А	Iхх max	Mп min	Iпуск max	Tэм	Эл.‑магн пост	Срок службы
ДПР-42-Н1/Н2-03	27	50	4500	0,16	0,035	170	0,9	15…20	0,25…0,5	2000
ДПР-42Ф1/Ф2-03	27	50	4500	0,16	0,035	170	0,9	15…20	0,25…0,5	2000
ДПР-52-Н1/Н2-03	27	100	4500	0,26	0,045	750	3,25	15…20	0,3…0,6	2000
ДПР-53-Ф1/Ф2-03	27	100	4500	0,26	0,045	750	3,25	15…20	0,3…0,6	2000

Электродвигатели постоянного тока типа СЛ с параллельным возбуждением

Тип электро-двигателя	Схема включения (номер рисунка)	Напряжение, В	Ток возбуждения, А	Ток якоря, А	Ток короткого замыкания, А	Скорость вращения, об/мин	Вращающий момент, 10-4кГм	Момент инерции, 10-5кГм*сек2	Маховой момент, 10-5кГ*м2	Пусковой момент, 10-5кГм	Статический момент трения, 10-5кГм	Сопротивление обмотки якоря, Ом	Сопротивление обмотки возбуждения, Ом	Коэффициент самоиндукции якоря, мгн	Мощность на валу, Вт	Вес, кг
СЛ-121	12	110	0.07	0.21	-	4800	14	-	-	-	-	130	1030	-	5	0,44
СЛ-161			0.08				21						1800		7,5	0,49
СЛ-170	13		-	0.9		2400	270					-	-		55	3
СЛ-171			-				270						-		55	2,9
СЛ-221			0.05	0.35	0.9	3700	35	0,14	5.5	900	80	117	1750	230	13	0,9
СЛ-221А					0.76	3600	35	0,14							13	0,9
СЛ-240		24	0.32	2..5	0.74	4500	40	-	-	-	-	-	-	-	19	1,4
СЛ-261		110	0.08	0..5		3600	65	0,2	7,85	2000	80	51	1400	140	24	1,25
СЛ-261А				0.42	-	2500	65								24
СЛ-281		24	0.26	2.4	16	5200	50			1250		1,15	92	0,5	26
СЛ-321		110	0.11	0.7	3.3	3000	125	0,6	23,6	3100	130	25,8	1010	130	38	1,7
СЛ-361			0.8	0.85	5.5	3000	160	0,7	27,5	4000		20,5	1160	115	50	1,95
СЛ-369			-	0.9	5.85	3800	150			4500		15,2		90	55
СЛ-369А	14		-	0.1	-	3600	150								55
СЛ-369Б	13	220	-	0.4	-	3800	120			-	-	-	-	-	45	2
СЛ-521		110	0.1	1.2	10	3000	250	1,7	66,6	6500	350	8,5	820	58	77	3,3
СЛ-521К			-	0.5	1.1	1000	200			6350		74	900	360	20
СЛ-569			0.11	2.2	24	3400	475	2,7	106	9250		3,6	820	30	175	4,5
СЛ-569К			-	0.8	2.25	850	420			10200		40	492	290	36	4,6
СЛ-571К		24	-	7	62	2200	420			7500		0,31	29	2	95	4,6
СЛ-621		110	0.16	2.3	30	2400	700	6,75	264	12500	380	3	560	35	172	7,5
СЛ-621		110	0.18	2.9	54	2400	925	9,35	367	15500		1,75	520	25	230	9,7

Тахогенераторы серий ТД, ТГП

• Тип тахогенератора: ТД-101:

  • удельная ЭДС: 3,3 В/об/с;

  • удельная мощность: 0,028 Вт/об/с;

  • сопротивление обмотки якоря: 330 Ом;

  • I_{н max} = 0,1 А;

  • n_max = 1500 об/мин;

  • M_{вр max} = 7∙10^-4 кГсм;

  • U_возб = 110 В;

  • I_возб = 0,65 А;

  • K_{перед хх} = 0,021 В/об/мин;

• Тип тахогенератора: ТД-102:

  • удельная ЭДС: 3,3 В/об/с;

  • удельная мощность: 0,028 Вт/об/с;

  • сопротивление обмотки якоря: 330 Ом;

  • I_{н max} = 0,1 А;

  • n_max = 1500 об/мин;

  • M_{вр max} = 7∙10^-4 кГсм;

  • U_возб = 110 В;

  • I_возб = 0,65 А;

  • K_{перед хх} = 0,05 В/об/мин;

  • J_якоря = 62∙10^-7 кГм²;

  • m = 0,7 кг.

• Тип тахогенератора: ТГП-1:

  • максимальный ток нагрузки: I_нагр = 0,1 А;

  • максимальная скорость: n_max = 7500 об/мин;

  • коэффициент передачи на холостом ходу: K_{перед. хх} = 0,006В/об/мин;

  • вес: m = 0,15кг.

• Тип тахогенератора: ТГП-3:

  • максимальный ток нагрузки: I_нагр = 0,05 А;

  • максимальная скорость: n_max = 7500 об/мин;

  • коэффициент передачи на холостом ходу: K_{перед. хх} = 0,006 В/об/мин;

  • момент инерции якоря: J_якоря = 0,8∙10^-7 кГм²;

  • вес: m = 0,07кг.

11