1.1.2.4 Электрические тахометры

Электрические тахометры различают двух типов: Электрические тахометры постоянного тока и переменного.

Электрический тахометр переменного тока

Датчиком служит генератор переменного тока, приводимый во вращение от вала, ско­рость которого подлежит измерению. Обычно генератор имеет неподвижную статорную об­мотку и вращающийся постоянный магнит в качестве ротора. Таким образом, тахогенератор переменного тока свободен от коллек­тора и контактных устройств, что составляет одно из важнейших его преимуществ. Приме­няются ферродинамические, фазопостоянные, индукционные, электромагнитные, тепловые, детекторные и другие тахометры. Наименова­ние определяется схемой измерителя [1.2].

Наибольшую точность измерения можно достигнуть в схемах, реагирующих только на частоту сигнала тахогенератора и не учиты­вающих его напряжения.

В ферродинамическом тахометре (рис.1.13) измерителем служит компенсацион­ный ферродинамический логометр, показания которого зависят только от частоты сигнала датчика. Переменный ток датчика распреде­ляется между двумя цепями: возбуждения и рамки. Параметры контура цепи возбужде­ния L и С подбирают таким образом, чтобы его собственная частота равнялась средней частоте сигнала датчика или

,

откуда при заданной индуктивности L емкость конденсатора

.

Рисунок 1.13 - Электрический тахометр переменного тока

Ток в рамке должен быть сдвинут относи­тельно магнитного потока неподвижной ка­тушки на 90°. При этом, если ось рамки сов­падает с направлением вектора магнитного потока, момент отсутствует и рамка находится в равновесии. Это положение рамки со стрелкой соответствует середине шкалы. С изменением скорости вращения или частоты питающего сигнала изменяется сдвиг фаз между током рамки и потоком возбуждения. Соответственно смещается равновесное поло­жение рамки, что вызывает ее поворот. Для уменьшения относительной погрешности и по­вышения линейности характеристики в тахометре диапазон разбит на шесть поддиа­пазонов, причем для каждого предусмотрена отдельная группа емкостей и сопротивлений. Переключение поддиапазонов может быть произведено вручную или автоматически ша­говым искателем.

В свою очередь электрические тахометры постоянного тока бывают: тахогенератор и вольтметр, тахометрическая мостовая схема с электродвигателем постоянного тока.

Тахогенератор и вольтметр

Якорь тахогенератора (коллекторного генератора постоянного тока с независимым возбужде­нием) приводится во вращение от вала, ско­рость которого подлежит измерению (рис.1.14) [1.2].

Рисунок 1.14 - Тахогенератор и вольтметр

Э.д.с., индуцируемая генератором, про­порциональна скорости вращения якоря:

Е = С₁n ,

где

здесь р - число пар полюсов; ω - число активных проводников обмотки якоря; Ф - магнитный поток в мкс; z - число параллель­ных цепей обмотки якоря.

Индикатором обычно служит магнитоэлек­трический вольтметр со шкалой, проградуированной в оборотах в минуту. Для уменьшения погрешности его сопротивление должно быть во много раз больше сопротивления цепи якоря.

Градуировочная зависимость прибора ли­нейна:

,

где С₂ - постоянная индикатора; С - по­стоянная тахометра.

Достоинства прибора: равномерность шка­лы, широкий диапазон измерения. Недо­статки: сравнительно низкая точность (1- 1,5%) вследствие старения магнита генера­тора, температурного влияния и т. п.; невы­сокая надежность коллекторного генератора; искрение коллектора.

Тахиметрическая мостовая схема с электро­двигателем постоянного тока [1.2]

Дей­ствие схемы (рис.1.15) основано на измерении противо-э.д.с. якоря:

Е = с_яФп ,

где Ф - магнитный поток; С_я - постоянная цепи якоря; п — скорость вращения в об/мин.

Рисунок 1.15 - Тахиметрическая мостовая схема с электро­двигателем постоянного тока

Якорь включается в схему моста в качестве одного из плеч. Напряжение на измерительной диагонали про­порционально от­клонению скорости вращения от равно­весной.

Для измерения абсолютной скоро­сти вращения мост балансируют при неподвижном дви­гателе. Этот способ особенно удобен для измерения скорости вращения двигателя постоянного тока, так как здесь можно обойтись без датчика.

Общее преимущество обоих схем на постоян­ном токе - линейная характеристика и безынерционность в комплекте с быстродействую­щим самописцем, например шлейфовым осцил­лографом, вследствие чего они применяются главным образом для регистрации на осцилло­графе быстроменяющихся скоростей враще­ния, а также в схемах автоматики - в цепях гибкой обратной связи.