Учебное пособие по предмету «Автоматика»

Вид материала

Учебное пособие

Содержание Тахогенераторы переменного тока U и ЭДС Е, по­ступающей от тахогенератора Т Г. Е становится равной напряжению сигнала U.

Подобный материал:

• Учебное пособие Житомир 2001 удк 33: 007. Основы экономической кибернетики. Учебное, 3745.06kb.
• Учебное пособие, 2003 г. Учебное пособие разработано ведущим специалистом учебно-методического, 794.09kb.
• Учебное пособие, 2003 г. Учебное пособие разработано ведущим специалистом учебно-методического, 454.51kb.
• Учебное пособие, 2003 г. Учебное пособие разработано ведущим специалистом учебно-методического, 783.58kb.
• Е. Г. Непомнящий Учебное пособие Учебное пособие, 3590.49kb.
• Учебное пособие Сыктывкар 2002 Корпоративное управление Учебное пособие, 1940.74kb.
• Учебное пособие г. Йошкар Ола, 2007 Учебное пособие состоит из двух частей: «Книга, 56.21kb.
• Учебное пособие Нижний Новгород 2007 Балонова М. Г. Искусство и его роль в жизни общества:, 627.43kb.
• Общий курс физики т-1 Механика: учебное пособие М.: Физматлит, 2002. Сивухин Д. В.,, 679.32kb.
• Учебное пособие Бишкек 2008 Учебное пособие «Права женщин на землю», 3306.04kb.

ТАХОГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Тахогенераторы переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. Основным преимуществом тахогенераторов пе­ременного тока является отсутствие коллектора и щеток. Кроме того



Рис. 31. Конструктивная схе­ма синхронного тахогенератора (а) и зависимость его вы­ходного напряжения от часто­ты вращения ротора (б).

Рис. 32. Конструктивная схе­ма асинхронного тахогенератора (а) и зависимость его вы­ходного напряжения от часто­ты вращения ротора (б).

выходная ЭДС у них имеет синусоидальную форму, что важно для некоторых схем.

Конструктивная схема синхронного тахогенератора и зависи­мость его выходного напряжения от частоты вращения ротора при­ведены на рис. 31, а и 6. Тахогенератор состоит из неподвижного статора 2, в пазах которого размещена обмотка 3, и якоря 1, пред­ставляющего собой магнит постоянного тока с несколькими полюса­ми. При вращении якоря (магнита) в обмотке статора наводится переменная ЭДС. Эта ЭДС имеет синусоидальную форму, однако ее амплитуда и частота пропорциональны частоте вращения якоря. Из рис. 31, 6 видно, что при различных частотах вращения (0,n₁и 2n_1;) меняется не только амплитуда, но и частота выходного напря­жения.

Синхронный тахогенератор на практике не получил большого распространения из-за наличия двух основных недостатков:

1) частота выходного напряжения его непостоянна, а изменя­ется в зависимости от частоты вращения;

2) фаза выходного напряжения не зависит от направления вра­щения, т.е. тахогенератор нечувствителен к изменению направления вращения.

Синхронные тахогенераторы можно использовать лишь в каче­стве индикаторных тахометров для непосредственного измерения частоты вращения различных механизмов. В схемах автоматики выходное напряжение тахогенератора обычно выпрямляется полу­проводниковым выпрямителем.

Асинхронный тахогенератор широко распространен, потому что он не имеет недостатков, присущих синхронному тахогенератору. Конструкция асинхронного тахогенератора подобна конструкций двухфазного асинхронного двигателя с тонкостенным ротором.

Конструктивная схема асинхронного тахогенератора и зависи­мость его выходного напряжения от частоты вращения ротора при­ведены на рис. 6-3, а и б. На статоре 1 расположены две обмотки: продольная и поперечная, сдвинутые относительно друг друга на 90°. Одна из обмоток является обмоткой возбуждения, другая — выходной. Ротор 3 тахогенератора выполнен в виде тонкостенного стакана, вращающегося между внешним статором 1 и внутренним неподвижным стаканом 2. Обмотка возбуждения тахогенератора пи­тается от сети переменного тока; в выходной обмотке наводится ЭДС переменного тока, амплитуда которой пропорциональна часто­те вращения ротора, а частота ЭДС равна частоте сети, питающей обмотку возбуждения.

При изменении направления вращения фаза выходного напряже­ния меняется на обратную.

Обмотка возбуждения, питающаяся напряжением переменного тока от сети с частотой ₀, создает пульсирующий магнитный поток возбуждения



Этот магнитный поток пересекает ротор в направлении, перпен­дикулярном оси выходной обмотки. При неподвижном роторе ЭДС в выходной обмотке не наводится. При вращении ротора в нем на­водится суммарная ЭДС, состоящая из ЭДС трансформации, наво­димой потоком обметки возбуждения, и из ЭДС вращения, возни­кающей за счет пересечения ротором магнитных линий потока воз­буждения. Суммарная ЭДС создает в короткозамкнутом роторе токи, которые вызывают появление переменного магнитного потока ф, совпадающего с осью сигнальной (выходной) обмотки тахогенератора. Поток Ф наводит в выходной обмотке ЭДС, пропорциональ­ную частоте вращения ротора при постоянном напряжении возбуж­дения, фаза которой определяется направлением вращения. Таким образом, выходная ЭДС, наводимая в сигнальной обмотке асинхронного тахогенератора, определяется выражением



где k — коэффициент пропорциональности; U_В— напряжение воз­буждения; n — частота вращения ротора.



Рис. 33. Схема включения тахогенератора для выполне­ния интегрирования»

Из рис. 33, б видно, что при различных значениях частоты вра­щения частота выходною напряжения не меняется, а меняется только его амплитуда.

Важным параметром тахогенератора является точность преоб­разования механического вращения в электрический сигнал. Погреш­ности асинхронного тахогенератора переменного тока зависят от значений амплитудных и шаговых искажений, от диапазона измене­ния частоты вращения ротора, температурных влияний, наличия про­изводственных погрешностей и т. д. Изменение температуры вызы­вает изменение удельного сопротивления ротора, от которого зави­сит выходная ЭДС. Для уменьшения температурной погрешности ротор часто изготавливается из специальных сплавов, имеющих ма­лый температурный коэффициент, например из марганцовистой меди, марганцовистого алюминия, фосфористой бронзы. Если обмотку воз­буждения асинхронного двухфазною тахогенератора питать напря­жением постоянного тока, то на выходной ею обмотке наведется напряжение переменного тока, пропорциональное второй производ­ной от угла поворота вала, т. е. пропорциональное ускорению вра­щения вала.

Как уже указывалось, тахогенераторы используются в различ­ных схемах автоматики. На рис. 34 показана схема включения та­хогенератора постоянного тока для выполнения интегрирования, где приняты следующие обозначения: ТГ — тахогенератор постоянного тока, Д — двухфазный асинхронный двигатель, У — усилитель. На вход усилителя поступает сигнал постоянного тока , который является разностью напряжений между сигналом U и ЭДС Е,

по­ступающей от тахогенератора Т Г. Усиленный и преобразованный в напряжение переменного тока управляющий сигнал U_у на выходе усилителя будет вращать асинхронный двигатель. Частота вращения двигателя Д при этом будет такова, что тахогенератор, расположен­ный на его валу, будет развивать ЭДС Е, равную напряжению вход­ного сигнала. При этом справедливо равенство



Электродвижущая сила тахогенератора постоянного тока явля­ется производной от угла поворота якоря и определяется выраже­нием



где k — постоянный коэффициент; — угол поворота якоря.

Но, как было указано, схема работает таким образом, что ЭДС Е становится равной напряжению сигнала U. Поэтому справедливо равенство



или



Следовательно, угол поворота вала тахогенератора будет про­порционален интегралу входного напряжения U по времени. Рас­смотренная схема называется часто интегрирующим приводом.