30. Асинхронный тахогенератор

Тахогенераторы применяют для преобразования механического вращения в электрический сигнал. На выходе тахогенератора возникает напряжение, пропорциональное частоте вращения вала какой-либо машины. Шкала прибора, включенного на выходе тахогенератора, градуируется непосредственно в оборотах в минуту (об/мин) или километрах в час (км/ч).

Асинхронный тахогенератор (рис. 277) устроен так же, как двухфазный асинхронный двигатель с полым немагнитным ротором (см. рис. 275,б). На статоре в пазах уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. Одна из обмоток В (возбуждения) постоянно включена в сеть переменного тока, другая обмотка Г

(Генераторная) присоединена к нагрузке (электроизмерительному прибору V), т. е. является выходной.

31. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор. Первичное и вторичное симметрирование

Наиболее широкое распространение в качестве элект­ромагнитного датчика получил вращающийся трансформа­тор, который представляет собой индукционную микромаши­ну с неявно выраженными полюсами, и выходное напряжение которой является функцией входного напряжения и угла по­ворота ротора. При этом зависимость от входного напряжения линейная, а от угла поворота ротора - синусная или косинус­ная.

На статоре и роторе вращающегося трансформатора размещены по две одинаковые обмотки с про­странственным сдвигом друг относительно друга на 90°. Об­мотки статора, к которым подводится вращающееся напря­жение, называются одна - обмоткой возбуждения, а вторая -компенсационной, а обмотки ротора, с которых снимается выходные сигналы, синусной и косинусной. Следует отметить, что при работе вращающегося трансформатора в режиме непре­рывного вращения ротора, что, как правило, характерно для металлорежущих станков, обмотку возбуждения располагают на роторе, а синусную и косинусную на статоре, что позволяет в два раза уменьшить число контактных колец щеточно-коллекторного узла.

В зависимости от способа осуществления токосъема или токоподвода различают контактные и бесконтактные вра­щающиеся трансформаторы.

Различают два режима работы вращающегося транс­форматора - фазовый и трансформаторный.

В фазовом режиме обмотки статора запитываются пе­ременным синусоидальным напряжением, сдвинутым по фазе для каждой из обмоток на угол 90°(это напряжение получается расщеплением опорного напряжения в специаль­ном устройстве - фазорасщепителе). Такая система катушек образует вращающееся магнитное поле, которое является круговым и вращается с угловой частотой, равной угловой частоте тока w. При этом в роторных обмотках наводится ЭДС той же частоты, но сдвинутая на угол поворота ротора а, т.е. выходное напряжение с роторных обмоток меняется по закону синуса и косинуса и с учетом принципа суперпозиции:

Различают первичное и вторичное симметрирование. Первичное симметрирование осуществляют со сторо­ны питающих обмоток. Для уменьшения поперечного потока компенсационную обмотку включают на малое сопротивление. Так как источник питания, как правило, имеет малое выходное сопротивление (обладает большой мощностью), первичное симметрирование обеспечивается при замыкании накоротко компенсационной обмотки. В этом случае магнитный поток Ф_ком, создаваемый компенсационной обмоткой, компенсирует поперечную составляющую потока обмотки ротора Ф_cq. При изменении нагрузки, подключенной к обмотки ротора, компенсационный магнитный поток меняется примерно пропорционально изменению поперечного потока ротора, так как компенсационная обмотка по отношению к поперечному потоку представляет собой накоротко замкнутую вторичную обмотку трансформатора. То есть первичное сим­метрирование обеспечивает компенсацию при измерении на­грузки вращающегося трансформатора. Однако первичное симметрирование не обеспечивает компенсацию поперечной составляющей потока при изменении угла поворота ротора. Действительно, в этом случае меняется и продольная состав­ляющая потока, а значит ток и ЭДС обмотки возбуждения, что вызывает изменение выходных напряжений обмоток ротора.

Вторичное симметрирование осуществляют со сторо­ны выходных обмоток. Подключим к косинусной обмотке со­противление Z_HK. В этом случае ток этой обмотки создает магнитный поток Ф_K, который также имеет продольную Ф_kd и поперечную Ф_kq составляющие. Причем продольная состав­ляющая за счет пространственного расположения обмоток ро­тора совпадает с продольной составляющей синусной обмотки Ф_сd , а поперечная направлена против поперечной составляю­щей синусной обмотки Ф_сq.

Для полной компенсации необходимо обеспечить равенство поперечных составляющих Ф_сd и Ф_сq, т.е. выполнить условие

Ф_c cos a = Ф_k sina.

Это условие выполняется при равенстве результирующих сопротивлений обеих фаз обмоток ротора zhc = zhk, т.е. вторичное симметрирование можно применять лишь при постоянном сопротивлении нагрузки вращающего трансформатора. Вместе с тем ток в обмотке возбуждения при этом не зависит от угла поворота ротора, так как предельная составляющая потока ротора не зависит от а. Таким образом, вторичное симметрирование обеспечивает компенсацию поперечной составляющей потока ротора при различных углах его поворота.

Во вращающихся трансформаторах обычно применяют одновременно первичное и вторичное симметрирование. Следует отметить, что в фазовом режиме работы вращающегося трансформатора условие первичного симметрирования выполняется автоматически, так как первичные обмотки питаются от одного источника.