Тахогенераторы. Основные требования, предъявляемые к тахогенераторам. Коэффициент пропорциональности между током якоря и потоком

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ 

                                                 МАШИНЫ

                                    Методические указания

 к контрольным работам по одноименной дисциплине

для студентов специальности 1-53 01 05 

          «Автоматизированные электроприводы»            заочной формы обучения

                           Электронный аналог печатного издания

ТАХОГЕНЕРАТОРЫ

Тахогенераторами  называют электрические микромашины, работающие в генераторном режиме и служащие для преобразования скорости вращения в пропорциональный электрический сигнал. При этом закон преобразования определяется выходной характеристикой тахогенератора, т. е. зависимостью между входной величиной – скоростью вращения вала ω и выходной – напряжением U_вых в выходной обмотке.

Уравнение выходной характеристики идеального тахогенератора в общем случае

dθ

                                                                            Uвых = kусω= kус         ,      (1) dt

где k_ус(s) – статический коэффициент усиления (крутизна выходной характеристики [^В/_об/мин]);  θ – угол поворота ротора тахогенератора.

Уравнение (1) показывает, что тахогенератор можно использовать для электромеханического дифференцирования, если функцию задавать в виде угла поворота ротора.

Конструкция тахогенераторов практически не отличается от конструкции соответствующих типов электрических микродвигателей.

По конструкции и принципу действия тахогенераторы можно подразделить на три основные группы: постоянного тока, асинхронные и синхронные переменного тока.

Основные требования, предъявляемые к тахогенераторам, состоят в следующем:

1)  минимальная амплитудная погрешность, под которой понимают отклонение выходной характеристики от линейной зависимости;

2)  минимальная фазовая погрешность, под которой понимают изменение фазы выходного напряжения при изменении режима работы;

3)  максимальный коэффициент усиления;

4)  малый момент инерции ротора;

5)  малая электромагнитная постоянная времени.

Величина амплитудной погрешности ΔU определяется как разность между выходным напряжением, соответствующим данной скорости вращения при идеальной выходной характеристике, и действительным выходным напряжением.

Величина фазовой погрешности Δβ определяется как разность между углом β сдвига векторов напряжения возбуждения и выходно-

го напряжения идеального тахогенератора, у которого β не зависит от скорости вращения, и действительным углом.

Тахогенераторы постоянного тока по принципу действия и конструктивному оформлению представляют собой электрические коллекторные машины постоянного тока с независимым электромагнитным (рис. 1, а) или магнитоэлектрическим возбуждением.

Выходной характеристикой тахогенератора постоянного тока является зависимость величины напряжения на зажимах якоря U от скорости вращения якоря ω при постоянном магнитном потоке возбуждения Φ и постоянном сопротивлении нагрузки R_нагр. Из теории электрических машин известно, что величина ЭДС якоря E_я прямо пропорциональна магнитному потоку возбуждения и скорости вращения якоря. Значит, при постоянном магнитном потоке можно записать:

dθ

                                                 E_я = k_Eω= k_E   ,                                  (2)

dt

где k_E – постоянная машины, равная kΦ; k – конструктивный коэффициент; θ – угол поворота якоря тахогенератора.

Выражение (2) – это уравнение выходной характеристики тахогенератора постоянного тока при холостом ходе, т. е. при разомкнутой цепи якоря. Данная линейная зависимость показана на рис. 1, б (для R_нагр = ∞). Значения скорости ω взяты в относительных единицах.

При подключении обмотки якоря к зажимам прибора или устройства с конечной величиной входного сопротивления и при постоянстве магнитного потока возбуждения выходное напряжение будет меньше ЭДС якоря на величину падения напряжения в цепи якоря:

                                                  U_я = E_я − I_яR_ц.я,                                    (3) где I_я – ток якоря; R_ц.я – сопротивление цепи якоря, равное сумме сопротивлений обмотки