Застосування асинхронних тахогенераторів. Переваги й недоліки

При класифікації зазначалось застосування асинхронних тахогенераторів. Зупинимось більш докладно на рахунково-вирішуючих функціях цих мікромашин.

В тих випадках, коли перетворюється порівняно повільно змінні функції, тахогенератори мають переваги над пристроями, побудованими на реостатно-ємнісних та реостатно-індуктивних контурах [60]. Ці переваги полягають у такому:

а) висока точність;

б) виконання необхідних операцій при значній протяжності процесу;

в) безпосереднє використання як вхідного сигналу напруги змінного струму;

г) нечутливість до нестабільності мережевої напруги.

У відповідності з формулою (15.50) можливо записати:

, (15.66)

або

. (15.67)

Зі співвідношень (15.66), (15.67) зрозуміла можливість використання асинхронного тахогенератора для вирішення задач диференціювання й інтегрування. Для диференціювання якоїсь функції ротора асинхронного тахогенератора повертається на кути у відповідності з функціональною залежністю. Тоді на генераторній обмотці індукується напруга пропорційна першій похідній від цієї функції.

Для інтегрування функції за часом необхідно, щоб напруга на генераторній обмотці змінювалась за заданою функціональною залежністю. Тоді кут повороту буде пропорційний до інтеграла (15.67). Для практичного здійснення цієї залежності функція перетворюється в електричну напругу, яка автоматично компенсується ЕРС генераторної обмотки в будь-який момент часу за допомогою спеціальної схеми.

Якщо напругу збудження тахогенератора змінювати пропорційно до іншої заданої функції часу, то з урахуванням залежностей (15.66), (15.67) можливо одержати інтеграл відношення двох функцій.

. (15.68)

Асинхронний тахогенератор може працювати не тільки як вимірювач швидкості обертання, але й як датчик кутових прискорень – акселерометр.

Для цього обмотка збудження збуджується постійним струмом. Тоді потік цієї обмотки буде постійним за величиною. Постійним буде й потік _г при постійній швидкості обертання. Тому ЕРС в генераторній обмотці буде дорівнювати нулеві. З появою кутового прискорення потік _г змінюється пропорційно до цього прискорення. Тому в генераторній обмотці індукується ЕРС:

, (15.69)

де w_г – число витків генераторної обмотки.

При цьому

, (15.70)

де С – коефіцієнт пропорційності.

З формул (15.69) та (15.70) одержуємо:

. (15.71)

Асинхронні тахогенератори мають низку переваг над тахогенераторами інших типів. Вони кращі від синхронних внаслідок своєї мало інерційності й незалежності частоти вихідної напруги від швидкості обертання. Перевагами над тахогенераторами постійного струму є простота конструкцій, вища надійність у зв’язку з відсутністю ковзних контактів, відсутність радіозавад, менші вартість та габарити.

Недоліками асинхронних тахогенераторів є не лінійність вихідної характеристики, яка більша, ніж у тахогенераторів постійного струму; наявність фазової погрішності та залежність вихідної напруги від характеру навантаження.

На останок зазначимо, що основними технічними характеристиками асинхронного тахогенератора є такі:

1. Напруга й частота живлячої мережі.
2. Споживані струм та потужність.
3. Крутість ЕРС генераторної обмотки у мВ/об/хв..
4. Вихідний опір генераторної обмотки.
5. Момент інерції ротора.
6. Амплітудні погрішності при зміні швидкості, температури, частоти.
7. Фазова погрішність.
8. Залишкова ЕРС генераторної обмотки.

 

Синхронний тахогенератор

Синхронний тахогенератор виконується як одно-або трифазна синхронна машина з постійними магнітами на роторі. При обертанні, як і в звичайному синхронному генераторі, в статорних обмотках індукується ЕРС з діючим значенням:

,

або, вводячи позначення при _збm=const:

, (15.72)

де

. (15.73)

Якщо до якірного ланцюга увімкнений опір навантаження Z_н, то

,

або

. (15.74)

Аналізуючи залежність (15.74), зазначаємо, що зі зміною n змінюється ƒ₁. Тому змінюються величини опорів Z₁ та Z_н в залежності від швидкості обертання. Величина Z_н визначається також характером навантаження (активно-ємнісне, активно-індуктивне). У зв’язку з цим вихідна характеристика синхронного тахогенератора є нелінійною, причому нелінійність більша, ніж у асинхронного тахогенератора.

Тому синхронні тахогенератори використовують в основному для вимірювання швидкості обертання за допомогою відповідним чином відградуйованого вольтметра.

Синхронні тахогенератори застосовуються сумісно з напівпровідниковим випрямлячем, який вмикають до вихідної обмотки. Для цього використовують синхронні індукторні тахогенератори. Оскільки число зубців індуктора може бути виконане великим, можливо одержати високу частоту пульсацій спрямленої напруги при малій амплітуді змінної складової. Тому такі тахогенератори мають перевагу над тахогенераторами постійного струму. Іншою перевагою є більша надійність у зв’язку з відсутністю ковзних контактів.

В деяких випадках для вимірювання швидкості обертання тахогенератор вмикають до спеціального приймача, в якому створюється магнітне поле, яке обертається зі швидкістю, яка дорівнює або кратна швидкості ротора тахогенератора.

 

 

Контрольні запитання

 

1. Дати визначення, класифікацію тахогенераторів. Навести основні вимоги до тахогенераторів.
2. Які основні показники для тахогенераторів?
3. Дати загальну характеристику тахогенераторів постійного струму, асинхронних та синхронних.
4. Що таке вихідна характеристика тахогенератора постійного струму? Що впливає на лінійність цієї характеристики? Дати основні співвідношення. Навести графік.
5. Які основні причини погрішностей тахогенераторів постійного струму? Які заходи застосовують для зменшення погрішностей?
6. Чому виникають якірні пульсації ЕРС? Як вони можуть бути зменшені?
7. Які причини зубцевих та колекторних пульсацій ЕРС? Як ці пульсації зменшують? Які погрішності допустимі в тахогенераторах постійного струму?
8. Які переваги й недоліки тахогенераторів постійного струму?
9. Як використовується тахогенератор постійного струму в якості акселерометра? Навести схему вмикання та основні співвідношення.
10. Пояснити принцип дії асинхронного тахогенератора за допомогою відповідних схем та співвідношень.
11. Який аналітичний вираз вихідної характеристики асинхронного тахогенератора? Які розрахункові методи застосовуються при його одержанні? Навести відповідні схеми та графіки.
12. Які погрішності та чому виникають в асинхронних тахогенераторах?
13. Як визначаються амплітудна та фазова погрішності асинхронних тахогенераторів? Які фактори впливають на ці погрішності та як вони зменшуються?
14. Як та чому впливають на погрішності асинхронного тахогенератора зміни температури, частоти мережі, напруги?
15. Як та чому погрішності асинхронного тахогенератора залежать від характеру навантаження, залишкової ЕРС?
16. Що таке залишкова ЕРС? Які її складові? Як її зменшують?
17. Як підвищують точність асинхронних тахогенераторів?
18. Як та чому застосовують асинхронні тахогенератори в рахунково-вирішуючих пристроях?
19. Поясніть роботу асинхронного тахогенератора в якості акселерометра. Які переваги й недоліки таких тахогенераторів? Які технічні характеристики асинхронних тахогенераторів?
20. Що таке синхронний тахогенератор? Які його переваги й недоліки? Де він застосовується?