книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

По уравнению (23.14) определяется и вращающий

теля значительно ниже, чем у обычного синхронного дви­ гателя. Так как M^U\, то даже при небольших коле­ баниях напряжения момент двигателя значительно из­ меняется.

Характерной особенностью синхронных реактивных двигателей является склонность к качаниям (колеба­ ниям) ротора. Обычно качания ротора начинаются при резких изменениях нагрузки на валу двигателя. Дейст­ вительно, при работе двигателя с некоторой постоянной

положение б. При этом момент двигателя будет меньше тормозного момента, и угол 9 начнет увеличиваться, при ­ ближаясь к бь Но под действием сил инерции ротор снова пройдет положение бі в сторону большего угла. Очевидно, ротор будет колебаться около положения 6[. Эти колебания будут сопровождаться периодическими изменениями частоты вращения, что для многих схем автоматики нежелательно. Наличие короткозамкнутой обмотки на роторе приводит к быстрому затуханию ко­

для питания только переменный ток и вращаются при этом с синхронной частотой.

530

§ 23.6. ТАХОГЕНЕРАТОРЫ

Тахогенераторами называют электрические микрома­ шины, работающие в генераторном режиме и служащие для получения напряжения, пропорционального частоте вращения. Основным требованием этого преобразования является линейная зависимость между частотой враще­ ния п (входной величиной) и напряжением U (выход­ ной величиной), т. е.

ки ускоряющих и замедляющих напряжений в системах автоматического регулирования; в) решения задач диф­

мого источника тока. На рис. 23.16 представлены схемы этих тахогенераторов.

В настоящее время выпускается несколько типов та­ хогенераторов постоянного тока. В табл. 23.4 приведены основные технические данные некоторых из них.

При неизменном магнитном потоке возбуждения вы­ ходное напряжение нагруженного тахогенератора, т. е. когда на зажимы якоря подключен прибор или устрой­ ство с конечной величиной сопротивления, определяется по уравнению

531

Таблица 23.4

Основные параметры тахогенераторов постоянного тока

прибор.

Решая уравнение (23.16) относительно выходного на­ пряжения, получим

1 + JJL

гн

532

где kx — статический коэффициент усиления по напряже­ нию, определяемый конструктивными параметрами ма­ шины, потоком ее возбуждения и сопротивлением на­ грузки.

Анализ уравнения (23.17) показывает, что при по­ стоянстве нагрузки и сопротивления цепи якоря имеет место линейная зависимость между выходным напряже­ нием и частотой вращения тахогенератора. Однако на­

Существенное влияние на линейность характеристики оказывает изменение тока возбуждения, а также явле­ ние гистерезиса. Для уменьшения влияния колебания тока возбуждения магнитную цепь машины делают на­ сыщенной, а для ослабления гистерезиса магнитопровод выполняют из спецсталей, имеющих узкую петлю гисте­ резиса.

фициент усиления за счет изменения потока воз­ буждения.

533

тока делятся на синхронные и асинхронные. Предназна­

ставляющие нагрузочного сопротивления и обмотки са­ мой машины, то, очевидно, невозможно получить линей­ ную зависимость выходного напряжения от частоты вра­ щения. Поэтому, несмотря на простоту конструкции, син­ хронные тахогенераторы не применяются в схемах авто­ матики. Они находят применение только в качестве дат­ чика для измерения частоты вращения. При этом вы­ ходное напряжение измеряется вольтметром, шкала ко­ торого отградуирована в единицах угловой скорости.

5 3 4

ниє UT. Последнее обычно подается на измерительный прибор или другую эквивалентную нагрузку.

Принцип действия асинхронного тахогенератора рас­ смотрим с помощью эквивалентной схемы (рис. 23.19, б). На этой схеме полый ротор условно представлен в виде короткозамкнутой обмотки, имеющей определенное чис­ ло витков. При неподвижном роторе тахогенератор по­ добен трансформатору. Пульсирующий магнитный по­ ток Ф в наводит в обмотке ротора трансформаторную

лярно оси этой обмотки. При вращении ротора в пуль­

Эта э. д. с , пульсируя с частотой / напряжения воз­ буждения, вызывает в обмотке ротора ток силой / в (ус­ ловно показан на внутреннем кольце проводников), ко-

535

торый создает по оси обмотки Г статора пульсирующий поток Фг . Последний наводит в обмотке Г трансформа­ торную э. д. с. Е той же частоты /, т. е. частоты напря­ жения возбуждения. Действующее значение этой э.,д. с. определяется уравнением

где йог, wr — соответственно обмоточный коэффициент и число витков генераторной обмотки статора.

Поскольку в уравнение (23.20)

проходящего по выходной обмотке тахогенератора, тем

Помимо амплитудной погрешности асинхронный та­ хогенератор имеет еще фазовую погрешность, т. е. из­ менение фазового угла {3 между векторами снимаемого

(U) и подводимого (UB) напряжений в зависимости от частоты вращения. Фазовая погрешность также вызы­ вается падением напряжения в обмотках статора. Фа­ зовый угол уменьшается при увеличении частоты вра­ щения.

Амплитудная и фазовая погрешности зависят также от характера нагрузки. При чисто активной и чисто ин­ дуктивной нагрузках выходное напряжение при увеличе­ нии нагрузки (уменьшении сопротивления) снижается,

536

а при чисто емкостной нагрузке увеличивается. Фазовый же угол при увеличении чисто активной и чисто емко­ стной нагрузки увеличивается, а при увеличении чисто индуктивной нагрузки уменьшается. Следовательно, для уменьшения амплитудной погрешности следует созда­ вать на выходе машины активно-емкостную нагрузку, а для уменьшения фазовой погрешности — активно-индук­ тивную нагрузку.

Важной величиной для оценки свойств асинхронных тахогенераторов является также крутизна выходной ха­ рактеристики, представляющая собой величину нараста­ ния выходного напряжения. Эта величина обычно со­ ставляет 5—10 В на 1000 об/мин для большинства асин­ хронных тахогенераторов.

Достоинством асинхронных тахогенераторов с полым ротором по сравнению с тахогенераторами постоянного тока являются простота конструкции, отсутствие радио­ помех при работе, более высокая надежность из-за от­ сутствия скользящих контактов. Основные недостатки их — наличие фазовой погрешности, зависимость выход­ ного напряжения от характера нагрузки, несколько худ­ шая линейность выходной характеристики.

В табл. 23.5 приведены основные технические данные некоторых асинхронных тахогенераторов, применяемых в системах автоматического управления.

Таблица 23.5

Электромашинные усилители небольшой мощности применяются в схемах автоматических устройств для

19—716

регулирования и управления различными объектами и процессами. В этих схемах электромашинные усилители (ЭМУ) обычно используются в качестве усилителей мощности, причем это усиление происходит за счет энер­ гии внешнего источника. В автоматических устройствах, как правило, применяются ЭМУ с поперечным полем, или амплидины, и ЭМУ с продольным полем, или рототролы.

представляет собой генератор постоянного тока с неза­ висимым двухступенчатым возбуждением. На рис. 23.21 приведена электрическая схема такого усилителя.В этой схеме обозначены: У\ и У2— обмотки возбуждения, на­

щетки по продольной оси машины; ах—а2 — щетки по по­ перечной оси, цепь которых замкнута накоротко. Для улучшения коммутации в продольной цепи включена об­ мотка добавочных полюсов Д. В поперечной цепи для улучшения коммутации иногда снижают силу тока, а чтобы при этом магнитный поток не был снижен, в цепь включают специальную обмотку подмагничивания П. Эта обмотка создает магнитный поток, направленный со­ гласно (в ту же сторону) с поперечным потоком якоря.

По конструкции якорь ЭМУ не отличается от якоря обычного генератора. Магнитная же система ЭМУ из­ готовляется шихтованной и делается малонасыщенной. Компенсационная и подмагничивающая обмотки и обмот­ ка добавочных полюсов находятся в пазах полюсных наконечников. ЭМУ мощностью менее 1000 Вт обычно выполняются в одном корпусе с приводным двигателем постоянного или переменного тока.

Принцип действия электромашинного усилителя за­ ключается в следующем. При подаче напряжения (сигналое) на обмотки управления в машине создается ре­ зультирующий магнитный поток управления Фь направ­ ленный по продольной оси машины. При вращении яко­ ря в этом потоке в его обмотке возникает э. д. с. Е2 = = СепФ\ с максимумом на щетках а.\—а2. Но цепь этих щеток замкнута накоротко, и поэтому в поперечной цепи

538