15.3. Вихідна характеристика тахогенераторів постійного струму

В ідеальному випадку напруга на виході тахогенератора повинна бути пропорційною швидкості обертання:

, (15.1)

Де θ- кут повороту ротора тахогенератора;

К- статичний коефіцієнт підсилення, який дорівнює С_е .

Залежність (15.1) є основною в тахогенераторі й називається вихідною характеристикою.

В реальних умовах по обмотках тахогенератора проходить струм, який створює спад напруги й електромагнітну реакцію. Тому змінюється величина потоку, який індукує ЕРС. У зв’язку з цим змінюється й вихідна напруга U_вих. Крім того, нелінійно змінюється й величина коефіцієнта К. Внаслідок цього втрачається лінійність вихідної характеристики. Чим більший струм (менше величина навантажувального опору) і чим більша швидкість обертання, тим більша нелінійність вихідної характеристики.

З'ясуємо кількісні співвідношення, які впливають на лінійність вихідної характеристики тахогенератора постійного струму.

При холостому ході тахогенератора (опір навантаження R_нав=∞) характеристика (15.1) виражається кривою 1 (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Вихідна характеристика тахогенератора постійного струму

При вмиканні на затискачі якоря навантаження (наприклад, вимірювальний прилад) напруга на затискачах якоря виражається рівнянням:

, (15.2)

де R_ла – опір якірного ланцюга з урахуванням щіткового контакту.

Якщо струм навантаження

, (15.3)

то з формули (15.2):

, (15.4)

а зі співвідношення (15.4) з урахуванням (15.1):

. (15.5)

Таким чином, за формулою (15.5) вихідна характеристика тахогенератора постійного струму лінійна при =const та R_ла=const. На рис. 15.1 наведені криві 2 (R_нав2) та 3 (R_нав3), де R_нав2> R_нав3. Але вихідна характеристика реального тахогенератора завжди нелінійна.

Це пояснюється так.

Внаслідок виникнення розмагнічуючої реакції якоря результуючий магнітний потік при роботі тахогенератора з навантаженням

, (15.6)

де , _р – магнітні потоки відповідно при холостому ході та реакції якоря, який залежить від якірного струму.

Тому ЕРС якоря з навантаженням дорівнює:

. (15.7)

Іншою причиною нелінійності вихідної характеристики тахогенератора постійного струму є нелінійний опір щіткового контакту, внаслідок чого вважають постійним не опір цього контакту, який входить до R_ла, а спад напруги на контакті ∆U_щ.

З урахуванням цього:

, (15.8)

де R_а – опір якірного ланцюга без урахування щіткового контакту.

Зі співвідношення (15.8) з урахуванням формул (15.2) ÷(15.7):

, (15.9)

де К_р – коефіцієнт пропорційності між струмом якоря й потоком _р.

Аналіз виразу (15.9) вихідної характеристики дає таке.

1. Вихідна характеристика є нелінійною, і ця нелінійність тим більша, чим більше швидкість й менше опір R_нав.

2. Характеристика починається не з нуля внаслідок впливу спаду напруги ∆U_щ. Це означає що тахогенератор має зону нечутливості ∆ _зн (рис. 15.1, крива 4).