Вопросы для самопроверки

1. Для чего предназначены емкостные датчики?

2. Дать классификацию емкостных датчиков.

3. Привести конструктивные схемы однотактных и двухтактных емкостных датчиков.

4. Перечислить преимущества и недостатки емкостных датчиков.

5. Для чего предназначены сельсинные измерительные преобразователи?

6. Дать классификацию сельсинов.

7. В чем состоит принцип действия однофазного контактного сельсина?

8. Привести конструктивную схему однофазного контактного сельсина.

9. Охарактеризовать режимы работы сельсинов.

10. Чем вызваны погрешности в работе сельсинов?

ЛЕКЦИЯ 5.

Цель лекции – ознакомление с типами конструкций и принципом действия тахогенераторов, видами погрешностей реальных асинхронных тахогенераторов переменного тока.

Задачи лекции

- изучить типы конструкций и принцип действия тахогенераторов

- изучить виды погрешностей реальных асинхронных тахогенераторов переменного тока.

Вопросы, рассматриваемые на лекции

1. Тахогенераторы. Классификация. Тахогенераторы постоянного тока.

2. Тахогенераторы переменного тока. Погрешности. Преимущества и недостатки. Требования к тахогенераторам.

Тахогенератор представляет собой электромеханический элемент, преобразующий частоту вращения какого-либо вала в электрический сигнал, то есть является измерительным преобразователем генераторного типа.

Применяются тахогенераторы в САУ в качестве элементов первичной информации (для измерения угловой скорости вращения валов рабочих механизмов) и в качестве корректирующих элементов, выполняющих стабилизацию частоты вращения.

Классификация тахогенераторов:

1) по роду тока: - тахогенераторы переменного тока и- постоянного тока.

2) по способу возбуждения - тахогенераторы постоянного тока: магнитно-электрические (с возбуждением постоянными магнитами); электрические, имеющие обмотку возбуждения с независимым источником питания.

3) тахогенераторы переменного тока: синхронные, асинхронные.

Тахогенераторы постоянного тока.

магнитоэлектрический электрический

Е = К_ЕК_ФI_Вω_0,

I_В – ток в обмотке возбуждения

Стабилизация тока в обмотке возбуждение достигается питанием обмотки от источника стабилизированного напряжения, применением температурной компенсации изменения сопротивления.

ЭДС, снимаемая щетками с коллектора

Е=К_ЕФω₀ ,

ω₀ – частота вращения ротора (якоря)

Статическая характеристика тахогенератора , k - коэффициент преобразования, составляет от 3 до 100. Статическая характеристика будет линейной при постоянном магнитном потоке возбуждения.

При происходит насыщение полюсов и якоря, величина магнитного потока возбуждения падает, характеристика отклоняется от прямолинейной. Причем, каждому значению соответствует свой диапазон скоростей от 0 до , который увеличивается с увеличением величины сопротивления нагрузки, величина коэффициента преобразования тахогенератора также увеличивается.

При малой скорости вращения якоря выходная ЭДС соизмерима с падением напряжения на переходном сопротивлении щеток, на статической характеристике появляется зона нечувствительности, определяемая значением минимальной скорости вращения якоря ω_min=ΔU_щет/k_max.

Тахогенераторы переменного тока

В синхронных тахогенераторах постоянный магнит создаёт магнитный поток, пересекающий обмотку статора, в которой генерируется выходное напряжение U_вых=kω₀.

Синхронные тахогенераторы применяются для контроля частоты вращения какихлибо валов. В САУ практически не применяются, так как изменяется не только амплитуда , но и его частота, то есть статические характеристики нелинейные.

В САУ в качестве датчика угловой скорости применяют асинхронные тахогенераторы. На статоре расположены две обмотки, сдвинутые в пространстве на относительно друг друга: обмотка возбуждения, питаемая переменным напряжением постоянной амплитуды и частоты, и генераторная обмотка – квадратурная, в которой создается выходное напряжение. Ротор выполняется полым или короткозамкнутым.

При неподвижном роторе работа тахогенератора подобна работе трансформатора с замкнутой вторичной обмоткой.

При включении ОВ в цепь переменного тока с напряжением и частотой , возникает МДС возбуждения и в магнитопроводе наводится пульсирующий магнитный поток , который пронизывая полый ротор наводит в нем трансформаторную ЭДС. В ГО поток возбуждения не наводит ЭДС, так как ось обмотки ОГ перпендикулярна ОВ.

неподвижный ротор подвижный ротор

Под действием трансформаторной ЭДС в стенках полого ротора возникают токи I_2тр, практически совпадающие с ней по фазе, так как ротор имеет большое активное сопротивление. Токи I_2тр создают МДС ротора, направленную встречно МДС F_В. В результате взаимодействия и F_В., создается результирующий магнитный поток , пульсирующий с частотой .

При вращении ротора тахогенератора с частотой , при пересечении стенками стакана ротора силовых линий магнитного потока в роторе наводится ЭДС вращения, значение которой пропорционально индукции магнитного поля В_d, частоте вращения ротора. Частота изменения ЭДС вращения зависит от частоты пульсации магнитного потока ., то есть . Максимальное значение ЭДС вращения - в точках стенок ротора, которые расположены по продольной оси ,так как в этих точках значение максимально.

Под действием ЭДС вращения в роторе возникают токи , совпадающие с ней по фазе. Токи создают в роторе МДС , направленную по поперечной оси. МДС создают магнитный поток , который наводит в ОГ переменную ЭДС Е_Г.

Так как , , постоянно. Следовательно, и Ф_2q~n, следовательно,

При подключении к ОГ сопротивления Z_н в её цепи появится . Так как Z_н достаточно большое, то невелик и не вызывает значительного падения напряжения. Поэтому и . То есть, амплитуда выходного напряжения пропорциональна частоте вращения ротора, а частота выходного напряжения равна в ОВ и не зависит от n.

Погрешности реальных асинхронных тахогенераторов: