Глава 5. Информационные электрические машины

1. Какие электрические машины относят к информационным?

Тахогенераторы предназначены для преобразования скорости механического перемещения (например, вращения вала) в электрический сигнал. Таким электрическим сигналом является выходное напряжение тахогенератора.

Сельсины обеспечивают синхронный поворот осей не связанных механизмов или валов, разделенных значительным расстоянием. Такая замена механической связи электрической называется системой синхронной связи, а в некоторых случаях – электрическим валом.

Поворотные или вращающиеся трансформаторы предназначены для преобразования механического перемещения (угла поворота) в электрический сигнал. Это может быть, например, напряжение, амплитуда которого зависит от угла поворота контролируемого вала.

2. Какие функции выполняют тахогенераторы, каковы их разновидности?

1. линейность выходной характеристики;

2. большая крутизна выходной характеристики

3. симметрия выходной характеристики U_тг (+n)= U_тг (-n);

4. максимальная выходная мощность при минимальном потреблении (в том числе и от контролируемого вала);

5. малый момент инерции ротора;

6. стабильность параметров;

7. минимальные габариты и вес.

3.Как устроен и работает асинхронный тахогенератор?

По конструкции асинхронный тахогенератор (АТГ) мало отличается от двухфазной асинхронной машины. Его схема показана на рис.84. Здесь показаны две обмотки «В» и «Г», оси которых сдвинуты друг относительно друга на 90^о. Одна из этих обмоток называется обмоткой возбуждения (В), а другая – генераторной или выходной (Г).

В машине применяется обычно полый ротор, что обеспечивает его высокое активное сопротивление. Важно, чтобы это сопротивление оставалось стабильным при изменении температуры. Поэтому в точных АТГ полый ротор зачастую выполняют из специальных материалов: константан, манганин, фосфористой бронзы и др.

4.Как включить асинхронный тахогенератор, чтобы получить сигнал об угловом ускорении его ротора?

Практически в рассмотренном случае в генераторной обмотке возникает небольшое напряжение, называемое остаточным или нулевым. Появление этого напряжения – явление нежелательное. Причины его обычно связывают с наличием полей рассеяния и технологическими погрешностями, что приводит к появлению при n=0 поперечной составляющей результирующего магнитного потока.

5. Как устроен и работает тахогенератор постоянного тока?

Кроме тахогенераторов переменного тока получили распространение тахогенераторы постоянного тока. Несмотря на присущие им недостатки, связанные с наличием щеточно-коллекторного узла, их применение бывает оправдано тем, что в них полностью отсутствует фазовая погрешность. В установившемся режиме или при невысоких угловых ускорениях они практически не чувствительны к реактивной составляющей нагрузки.

Используются два типа тахогенераторов постоянного тока, отличающиеся тем способом созддания основного магнитного потока:

• с возбуждением от постоянных магнитов;

• с независимым электромагнитным возбуждением;

6. Какова природа»мертвой зоны» тахогенератора постоянного тока?

Серьезным недостатком тахогенераторов постоянного тока является наличие пульсаций выходного напряжения. По происхождению разделяют пульсации якорные, зубцовые и коллекторные. Задача уменьшения пульсаций решается повышением точности геометрии якоря, сборки подшипниковых опор, скосом пазов или использованием магнитных клиньев, подбором числа коллекторных пластин, качеством обработки коллектора, притирки щеток и др.

7. Какие электрические машины применяют в системах синхронной связи?

В системах автоматики и управления часто возникает необходимость в синхронном вращении валов или других объектов, не имеющих между собой механических связей. Эту задачу проще всего решить с помощью системы синхронной связи.

Система синхронной связи решает в основном две задачи: синхронное вращение – система «электрического вала»; синхронный поворот – система «передача угла». Эти задачи решаются с помощью специальных электрических машин – сельсинов.

8. Как и для чего реализуется система «электрического вала»??

В системах синхронного вала полезно выделить ведущий и ведомый валы. Ведомый вал нагружен моментом сопротивления. Движение с ведущего на ведомый вал передается с помощью двух трехфазных сельсинов, каждый из которых представляет собой обычный асинхронный двигатель с фазным ротором. Обмотки роторов замкнуты друг на друга. Обмотки статоров подключены к общей сети трехфазного тока. Ведущий и ведомый валы соединены соответственно с роторами одного и другого сельсинов. Подобная система обеспечивает синхронное вращение двух валов, которые могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние.

9.Как решается задача передачи угла с помощью сельсинов?

Системы передачи угла применяются для целей дистанционного управления, регулирования или контроля. Эта задача чаще решается маломощными сельсинами: трехфазными и однофазными. Передача угла с помощью трехфазных сельсинов используется редко, так как требует трехфазной сети, отличается малой динамической устойчивостью и статической асимметрией. В системе передачи угла чаще используется однофазные сельсины. В этих машинах одна из обмоток (роторная или статорная) выполняется однофазной, а другая – трехфазной.

10. Что называют вращающимся трансформатором и в каких режимах он используется?

Вращающиеся трансформаторы (ВТ) – это индукционные электрические машины, которые обеспечивают преобразование угла поворота  в электрический сигнал. Сигнал получают в виде выходного напряжения нагрузке Z_н, амплитуда которого является функцией угла  поворота ротора.

ВТ имеют различные исполнения. Наиболее распространенные – это машины, имеющие двухфазные обмотки на статоре и на роторе. Обмотки симметричные. Электрическая схема такого ВТ показана на рис.90. Концы обмотки ротора выводят к контактным кольцам, по которым скользят щетки.