Вимірювачі кутової швидкості.

В якості вимірювачів кутової швидкості використовуються механічні, гідравлічні, частотні (оптичні, радіаційні), електричні та електромашинні

п ристрої.

Механічними вимірювачіми кутової швидкості є центробіжні тахометри (рис. 4). При обертанні вала тахометра на важелі G діє центродіжна сила F, яка зрівноважується пружиною.При зміні кутової швидкості важелі переміщують муфту, яка діє на посилювальний елемент.

У динамічному відношенні центробіжні тахометри є коливальними ланками з періодичною фукнцією:

Значення постійних часу та коефіцієнта передачі залежать від конструкції вимірювача. Для вимірювача, схема якого приведена на рис. 4, ці параметри мають такі значення:

де

-довжини ричагів, м; -кутова швидкість в установленому режимі; -кутові швидкості, які відповідають нижньому та верхньому положенню муфти рад/с; -приведена маса рухомих частин, кг; -маса одного шару, кг; -число вантажів; -зсув муфти в установленому режимі від нижнього положення, м; -максимальне переміщення муфти, м; -відстань від вала до шарніра, м; -коефіцієнт в’язкого тертя, Н·с/м².

Електромашиними вимірювачами кутової швидкості є тахогенератори. Дія тахогенераторів полягає на пропорціональності Е.Д.С. генератора та кутової швидкості обертання при постійному значенні потоків збудження. Розрізняють тахогенератори постійного та змінного струму (асинхронні та синхронні). Тахогенератори постійного струму по виду системи збудження поділяються на електромагнітні (з обмотками збудження на статорі) та магнітоелектричні (зі збудженням від постійних магнітів) (рис. 5, а). Асинхронні тахогенератори виконуються на базі двухфазного асинхронного двигуна. Він складається зі статора та ротора (рис. 5, б). Ротор представляє собою порожнистий циліндр з немагнітного матеріалу. На статорі розташовуються дві обмотки, які зсенені на 90º. На одну з них (ОЗ) подається незмінна по амплітуді та частоті напруга збудження. Друга обмотка є генераторною (ОГ), і з неї знімається напруга навантаження U_н, величина якої пропорціональна кутовій швидкості ротора ω_вх.

Синхронні тахогенератори виконуються подібно однофазним синхронним генераторам. Зі зміною швидкості обертання ротора в них змінюються як величина індуктируємої Е.Д.С., так і її частота. Тому статична характеристика таких тахогенераторів нелінійна. Синхронні тахогенератори використовуються для безпосереднього вимірювання кутової швидкості. В теперішний час застосовуються індуктивні синхронні тахогенератори з напівпровідниковим випрямувачем на виході (рис. 5, в). Подібні тахогенератори не мають колектора і тому більш надійливі, ніж тахогенератори постійного струму. Електромашинні вимірювачі швидкості є пропорціональними ланками.

К оефіцієнт передачі тахогенератора постійного струму:

де -число провідників обмотки якоря; -число паралельних віток; -число пар полюсів; Ф-магнітний потік, Вб; -номінальна напруга на якорі та кутова швидкість якоря, чисельне значення коефіцієнта К лежить у границях (0,06 – 1,15) В·с/рад. З урахуванням падіння напруги у якорному ланцюгі коефіцієнт

передачі:

,

де -опір навантаження, Ом; -опір якоря, Ом.

При роботі тахогенератора на активно-індуктивному навантаженні та з урахуванням індуктивності якорного ланцюга передаточна функція тахогенератора виражається рівнянням аперіодичної ланки першого порядку:

.

Постійна часу тахогенератора постійного струму:

де -відповідно індуктивності якоря та навантаження, Гн.

Статична характеристика асинхронних тахогенераторів U_вих=f(ω) лінійна тільки при умові, що кутова швидкість ротора , де -частота змінного струму в обмотці збудження. Звичайно асинхронні тахогенератори підєднуються до мережі змінного струму підвищеної частоти .

Тахогенератори типів ТД-1, ТД-2 мають коефіцієнт передачі 0,0765; АТ-231 – 0,0715; ТГ-4 – 0,0955 В·с/рад. Коефіцієнт передачі синхронних тахогенераторів, які працюють на випрямовувальний міст, підраховується за формулою: