4. Тахогенератори постійного струму

Тахогенератори постійного струму - це невеликі генератори постійного струму частіше зі збудженням струму за допомогою постійних магнітів, рідше - з незалежним збудженням (рис. 4.23). Конструктивно вони не відрізняються від звичайних машин постійного струму малої потужності.

Вихідна напруга тахогенератора U_Г може бути виражене так само, як і напруга звичайного генератора постійного струму через ЕРС якоря Е_Г, падіння напруги в обмотці якоря I_Г r_Г і падіння напруги на щітковому контакті U_Щ:

(4.15)

д е I_Г – струм в обмотці якоря; r_Г – опір обмотки якоря.

Рисунок 4.23 – Схема тахогенератора постійного струму з незалежним збудженням

Виразимо ЕРС якоря через магнітний потік Ф и частоту обертання п:

Е_Г = с_ЕФп, (4.16)

а струм якоря – через напругу на виході U_Г і опір навантаження R_Н :

I_Г = U_Г/R_Н , (4.17)

і підставивши (4.16) та (4.17) в (4.15), отримаємо

де с_Е – постійна, що визначається конструктивними параметрами

тахогенератора.

Використовуючи (4.17), знайдемо кінцевий вираз для вихідної напруги:

(4.18)

Якщо знехтувати падінням напруги на щітковому контакті (прийняти U_Щ = 0), то вираз (4.18) отримує вигляд

Останнє можна переписати таким чином:

U_Г = kn ,

де величина

є крутизною вихідної характеристики тахогенератора.

При Φ = const, r_Г = const і R_H = const крутизна k є сталою і вихідна характеристика тахогенератора (рис. 4.24) є прямою лінією. У сучасних тахогенераторах постійного струму k знаходиться в межах від 3 до 100 мВ/(об/хв).

Зона

нечутливості

Рисунок 4.24 – Вихідні характеристики тахогенератора постійного струму

Чим більше с_Е, Ф, R_H і менше r_Г, тим більше крутизна вихідної характеристики. Найбільша крутизна має місце при холостому ході тахогенератора, коли R_H   (див. пряму 1 на рис. 4.24):

Чим менше опір навантаження R_H, тим менше крутізна вихідної характеристики (див. пряму 2 на рис. 4.24).

Вплив опору щіткового контакту на вихідну характеристику легко встановити, аналізуючи рівність (4.18). При U_Щ  0, що буває в реальних тахогенераторах, вихідна характеристика U_Г = f (n) перетинає вісь ординат не на початку координат, а в точці U`_Г = ΔU_Щ/ (1 + r_Г/ R_H) (см . пряму 3 на рис. 4.24).

За рахунок падіння напруги на щітковому контакті у тахогенераторах постійного струму з'являється зона нечутливості - зона частот обертання від п = 0 до п = n_min, при яких вихідна напруга U_Г дорівнює нулю. Межу зони нечутливості легко знайти з виразу (4.18), вважаючи U_Г = 0:

З метою зменшення зони нечутливості необхідно ретельно підбирати щітки, щоб вони забезпечували мінімальний падіння напруги ΔU_Щ. У звичайних тахогенераторах встановлюють мідно-графітові або срібно-графітові щітки, а в прецизійних тахогенераторах особливо відповідальних систем автоматики - дротяні щітки з срібним, золотим або навіть платиновим покриттям.

Вплив реакції якоря у тахогенераторах постійного струму проявляється у вигляді спотворення вихідної характеристики. проявляється у вигляді спотворення вихідної характеристики. Якщо тахогенератор розрахований так, що він працює на згині характеристики намагнічування, то при малому опорі навантаження R_Н внаслідок значного струму І_г і його збільшення із зростанням п магнітний потік Φ тахогенератора не залишається постійним. Через розмагнічуючу дію реакції якоря магнітний потік зі збільшенням швидкості зменшується, що призводить до зменшення крутизни k вихідної характеристики, яку можна записати у вигляді

Зменшення потоку Ф призводить до зміни виду вихідної характеристики (див. криву 4 на рис. 4.24) і появі швидкісної амплітудної похибки, яка у сучасних тахогенераторах складає 0,5...3%.-