Тахогенераторы.

Тахогенераторы представляют собой маломощные электрические генераторы (обычно до Р = 10 – 50 Вт), которые служат в системах автоматики для преобразования скорости вращения в электрический сигнал (напряжениеU_с). От тахогенератора в требуется линейная зависимость U_c = f (п) с точностью до 0,2–0,5%, а иногда с точностью до 0,01%. В маломощных тахогенераторах при n=1000об/мин напряжение

U_c = 3 – 5 В, а в более мощных тахогенераторах обычного применения при такой же скорости вращения U_c = 50 –100 В.

Большинство тахогенераторов имеет обычную конструкцию машин постоян­ного тока с независимым возбуждением при = const или с постоянными магни­тами. При необходимости уменьшения механической инерции и устранения зубцовых пульсаций напряжения применяют конструкцию с полым якорем. В последнее время разрабатываются также униполярные тахогенераторы с электромагнитным возбуждением или с постоян­ными магнитами. При этом отсутствуют коллекторные пульсации напряжения, однако U мало.

Исполнительные двигатели и тахогенераторы нормальной конструкции и с постоянными магнитами выпускаются в СССР серийно. Широко применяются также исполнительные двигатели и тахогенераторы переменного тока.

Тахогенераторы постоянного тока

В некоторых случаях требуется преобразовать скорость какого-либо механизма в электрический сигнал—напряже­ние. Для этой цели применяют специальные электрические машины, называемые тахогенераторами. Тахогенератор постоянного тока является генератором постоянного тока небольшой мощности и имеет обычную для этих машин кон­струкцию. Он может иметь электромагнитное или магнито­электрическое возбуждение. Вал тахогенератора сочленяют с валом механизма, скорость которого необходимо изме­рить.

Основной характеристикой тахогенератора является за­висимость напряжения на выводах его якоря от скорости: . Требуется, чтобы эта зависимость имела линей­ный характер.

Аналитическое выражение характеристики можно получить из равенства, аналогичного

Учитывая, .что и , после преобразо­вания получим

.

Если принять переходное падение напряжения в щеточном контакте , то будем иметь

Здесь коэффициент определяет крутизну выходной характеристики тахогенератора . Крутизна выходной характеристики обычно находится в пре­делах от 3 до 100 мВ/(об/мин). Крутизна характеристики зависит от сопротивления нагрузки. Для уменьшения влия­ния нагрузки выбирают .

13. Электромашинные усилители Общие сведения.

В автоматических устройствах возникает необходимость усиления электрической мощности, получаемой от различных маломощных изме­рительных элементов или преобразователей (температуры, давления, влажности, химического свойства среды и т. д.). В частности, преобразователями скорости вращения являются рассмотренные выше тахогенераторы. Использованные для указанной цели устройства называются усилителями.

В технике применяются различные виды усилителей электрической мощности: электронные, полупроводниковые, магнитные и электромашинные. Последние представляют собой специальную разновидность электромашинных генераторов, которые приводятся во вращение приводными электрическими дви­гателями c n= const. Усиление мощности при этом происходит за счет мощности, получаемой от приводного двигателя. Электромашинные усилители (ЭМУ) при меняются для автоматического управления работой электрических машин в раз­личных производственных и транспортных установках [34].

Коэффициентом усиления усилителя k_y называется отношение выходной мощности к входной мощности :

Мощность называется также мощностью управления или сигнала. Коэф­фициент усиления мощности ЭМУ достигает значений

k_y = 1000 –10000. Различают также коэффициенты усиления тока

и напряжения

Очевидно, коэффициент усиления мощности

.

Обычно требуется, чтобы при изменении режима работы ЭМУ k_y = const.. Для этого магнитные системы ЭМУ выполняются ненасыщенными.

От ЭМУ требуется также большое быстродействие работы, т. е. быстрое изме­нение при изменении . Быстродействие определяется электромагнит­ными постоянными времени обмоток ЭМУ:

Быстродействие ЭМУ можно оценить некоторой эквивалентной постоянной времени Т_э, учитывающей скорость протекания переходных процессов в ЭМУ в целом. Обычно =0,05 – 0,3 сек.

Во избежание замедляющего действия вихревых токов, индуктируемых при изменении Ф в магнитопроводе, последний изготовляется полностью из листовой электротехнической стали высокого качества. Влияние гистерезиса магнитной цепи сводится к минимуму выбором соответствующей марки стали, а также спе­циальными дополнительными мерами.

Для оценки качества ЭМУ вводится также понятие добротности , которая определяется как

.

Желательно, чтобы было больше, что возможно при больших и малых . Однако увеличение k_y обычно приводит к увеличению и наоборот. Например, при увеличении сечений магнитопровода ЭМУ магнитный поток, выходное напря­жение, выходная мощность и коэффициент усиления мощности увеличиваются. Однако одновременно увеличиваются также индуктивности и постоянные вре­мени обмоток. Поэтому величины k_y и приходится выбирать компромиссным образом.

Номинальная выходная мощность современных ЭМУ достигает 100 кВт. Мощ­ность управления колеблется от долей ватта до нескольких ватт. Первые ЭМУ были построены в1937 г.