0. Тұрақты ток тахогенераторлары

Автоматты басқару жүйелерінде кеңінен қолданылатын құрылғылардың бірі - тұрақты ток тахогенераторлары.

Тахогенератор дегеніміз, айналу жиілігін электр сигналына түрлендіретін аз қуатты электр генераторы. Тахогенераторлар жалпы алғанда электромагнитті (1.16 а - сурет) және магниттіэлектрлі (1.16 б - сурет) жолмен қоздырылатын екі топқа бөлінеді.

Тахогенераторларға қойылатын негізгі шарттар: а) шығыс сипаттамасы сызықты болуға тиіс; б) шығыс сипаттамасының жоғары тіктігі (большая крутизна); в) қоршаған орта температурасы мен жүктеменің шығыс сипаттамасына әсер етпеуі; г) коллектордағы кернеу пулсациясының төмен болуы.

Тахогенератордың шығыс сипаттамасы тәуелділігі болып табылады. Шығыс сипаттамасының сызықтылығын қаматамасыз ету үшін шығыс кернеуі мен айналу жиілігінің арасында қатаң пропорционалды қатынасы орнауға тиіс, немесе:

, (1.19)

мұндағы - тұрақты күшейту коэффициенті; _- бұрыштық айналу жылдамдығы.

Шығыс сипаттамасының тіктігі дегеніміз кернеу өсімшесінің айналу жиілігі өсімшесіне қатынасы болып табылады:

(1.20)

Бос жүріс кезінде якорь ЭҚК айналу жиілігіне тура пропорционал:

, (1.21)

мұндағы , Ф – қоздыру магнит ағыны.

Тахогенератор шығысына жүктеме жалғанса, оның шығысындағы кернеу төмендейді:

, (1.22)

мұндағы , R_H – жүктеме кедергісі.

1.16 - сурет. Тұрақты ток тахогенераторларының сызбанұсқалары:

а – электромагнитті қоздырылған тахогенератор;

б – магнитті - электрлі қоздырылған тахогенератор

Якорь тогы мәнін (1.22) теңдікке қоятын болсақ:

,

ендеше:

.

Егер R_я, R_Н және Ф_в шамалары тұрақты болса:

(1.23)

мұндағы:

Теңдіктен Ф, R_H шамалары қанша үлкен және R_Я қанша кіші болса, шығыс сипаттамасының тіктігі с₁ сонша үлкен болатынын көруге болады. Электромагнитті тахогенераторлардың шығыс сипаттамасының тіктігі магнитті - электрлі тахогенераторлардікіне қарағанда жоғары болады.

(1.23) теңдіктен U шығыс кернеуі жүктеме кезінде де айналу жиілігіне сызықты байланысты болатынын көруге болады, бірақ шығыс сипаттамасы Ф қоздыру магнит ағынын әлсірететін якорь реакциясының әсеріне байланысты сызықтылықтан ауытқиды (1.17- сурет).

1.17 –сурет. Әртүрлі R_H шамалары кезіндегі тахогенератордың шығыс сипаттамалары

Якорь реакциясының магнитсіздендіру әсерінен шығыс сипаттамасының сызықтылықтан ауытқуы тахогенератордың қателігі болып есептеледі. Оны азайту үшін тахогенератордың шығысына R_H үлкен жүктеме кедергісін жалғау керек және айналу жиілігінің шектеулі диапазонын қолдану керек. Тағы да бір қателік коллектор мен щеткалар арасындағы ауыспалы түйіспенің болуына байланысты, R_щ ауыспалы түйіспедегі ΔU_щ кернеу түсуін шамамен тұрақты деп есептеуге болады және оны азайту үшін мысты-графитті немесе күмісті-графитті щеткалар қолданылады.

Электромагнитті жолмен қоздырылатын тахогенераторларда полюстер орамдарының қызып кетуіне байланысты болатын шығыс сипаттамасының тұрақсыздығын байқауға болады. Шығыс сипаттамасына температураның әсерін азайту үшін тахогенераторлардың магниттік жүйесі қанықтырылып жасалынады, бұл жағдайда орамдардың кедергісінің температура әсерінен кедергісінің өзгеруі нәтижесінде қоздыру тогының өзгерісі шығыс сипаттамасына айтарлықтай әсер етпейді.

Тұрақты ток генераторларының шығысындағы кернеу секілді тахогенератор шығысындағы кернеудің де якорьлық, коллекторлық пульсациялары болады. Шығыс кернеуінің пульсациясын тегістеу келесі әдістермен жүзеге асырылады:

а) машинаны қоздыру магнит қозғағыш күшімен МҚК анықталатын шамаға дейін бос ауа қуысын кеңейту;

б) якорь мен коллектор беттерінің цилиндр тәрізді тегістігін қамтамасыз ету;

в) якорь эксцентриситетін жою;

г) якорь өзекшесін арнайы құрылыспен жинақтау;

д) полюске сәйкес келетін ойықшалар мен тісшелердің (зубцы) санын бүтін емес етіп жасау;

е) коллектор пластиналарының санын арттыру.

Тахогенераторлар: а) 0-10000 айн/мин дейінгі диапазондағы біліктің айналу жиілігін өлшеу үшін: б) есептеу операцияларын жүргізу үшін: в) айналу жиілігін автоматты реттеу және ілеспелі жетек жүйелерінде айналу жиілігіне пропорционал сигнал өндіру үшін қолданылады.

Тахогенераторлардан патенциометрлер, электрлі машиналы немесе электромагнитті құрылғылар мен элементтер, сондай-ақ релелер қоректенуі мүмкін. Қайсыбір жүйелерде тахогенераторларға электронды немесе жартылай өткізгішті күшейткіштердің кіріс ұштары да жалғанады.

Тұйықталған реттеу жүйелерінде айналу жиілігі бойынша кері байланыс сұлбасының негізгі элементі тахогенератор болып табылады. Тахогенераторлар уақыт тұрақтылығы аз инерциялы немесе инерциялы емес элемент болып табылады.

Мысал ретінде 1.18-суретте айналу жиілігі бойынша кері байланысы бар басқарылатын электр жетегінің құрылымдық сызбанұсқасы көрсетілген.

Басқару сызбанұсқасы механизмнің (М) айналу жиілігін белгілі бір кернеуге пропорционалдығын қамтамасыз етуге немесе бағдарламалаушы құрылғының (ПУ) шығысындағы кернеуге қатысты реттеуді қамтамасыз етуге арналған. Ол үшін салыстырушы құрылғы (УС) тахогенератор (ТГ) шығысындағы кернеу мен бағдарламалаушы құрылғы шығысындағы кернеулерді өзара салысытырып, олардың айырмасын (У) күшейткішке береді, бұл жерде ол бір-бірімен тізбектей жалғанған (У) және (УМ) күшейткіштерде бірнеше есе жоғарылатылып қозғалтқышқа беріледі.

1.18 –сурет. Автоматтандырылған электр жетегінің құрылымдық сызбанұсқасы

Күшейткіштердің кернеу және қуат бойынша күшейту коэффициентері неғұрлым жоғары болған сайын айналу жиілігі мен кернеу арасындағы пропорционалдық соғұрлым нақты болады.