Тахогенераторы постоянного тока

Известны тахогенераторы постоянного тока двух видов: с ограниченным и неограниченным углом поворота ротора.

Первый имеет неподвижную статорную обмотку, внутри ко­торой помещен двух-, трех- или четырехполюсный постоянный

магнит, связанный с валом, скорость вращения которого кон­тролируется. Величина э. д. с, наводимая в статорной обмотке, равна

,

где С — постоянный коэффициент, зависящий от геометриче­ских размеров и обмоточных данных тахогенератора;

В — магнитная индукция в рабочем пространстве, завися­щая от угла ф поворота ротора.

Приближенно зависимость В от можно представить в виде

,

где В_т — максимальное значение маг­нитной индукции (при = 0).

Поскольку при повороте ротора от нулевого положения магнитная индук­ция может уменьшаться до нуля, по­добные тахогенераторы применимы для контроля угловой скорости систем с ограниченным углом вращения вала, они могут быть использованы, напри­мер, в системе автопилота в качестве датчиков скоростной обратной связи, контролирующих угловую скорость вращения рулей.

Достоинством тахогенератора по­стоянного тока с ограниченным углом поворота является отсутствие коллек­тора и других трущихся контактов, что обуславливает высокую надежность и плавное изменение снимаемого напряжения.

Второй вариант тахогенератора постоянного тока представля­ет собой коллекторную электрическую машину с неограниченным углом вращения (рис. 8.12).

Электродвижущая сила, развиваемая тахогенератором, так же как и в первом варианте, пропорциональна угловой скорости:

.

Магнитная индукция В при повороте ротора в пределах од­ной коллекторной ламели несколько изменяется (закон измене­ния В в пределах ламели можно изобразить «верхушкой» сину­соиды), поэтому при непрерывном вращении ротора снимаемая э. д. с. пульсирует в некоторых пределах. Она содержит перемен­ную составляющую, амплитуда которой уменьшается с увеличе­нием числа ламелей на коллекторе.

Основным недостатком тахогенератора постоянного тока с неограниченным углом вращения является наличие коллектора и щеток. При длительной работе трущиеся контакты изнашиваются, и продукты износа попадают в изоляционный промежуток между ламелями. При этом возможны отказы двух видов:

а) вызванные нарушением контакта;

б) вызванные закорачиванием ламелей.

В перспективе представляется возможным усовершенствова­ние тахогенераторов постоянного тока на основе бесколлекторных электрических машин постоянного тока.

Основные погрешности тахогенераторов постоянного тока:

а) погрешность, вызываемая влиянием температуры окружа­ющей среды на магнитную индукцию в рабочем зазоре. Умень­шение этой погрешности достигается термостабилизацией посто­янного магнита и применением термомагнитного шунта;

б) погрешность, вызываемая влиянием нагрузки.

Влияние нагрузки можно оценить с помощью выражения, дающего зависимость снимаемого напряжения и от сопротивле­ния нагрузки R_H:

,

где R_В – внутреннее сопротивление тахогенератора,

.

Если =const, то влияние нагрузки может быть учтено при градуировке тахогенератора.

Если = var, что может иметь место при переменной нагрузке или при изменении R_B вследствие изменения температуры, то по­явится погрешность. Уменьшение этой погрешности достигается уменьшением коэффициента , т. е. выбором

,

в) погрешность, вызванная влиянием сопротивления утечки. Эта погрешность присуща главным образом коллекторным ма­шинкам, и ее устранение возможно путем перехода на бесколлек­торные машины.

Электрический дистанционный тахометр постоянного тока мо­жет быть построен путем соединения тахогенератора постоянного тока с магнитоэлектрическим гальванометром (рис. 8.13, а), из­меряющим силу тока

,

где R_Д – добавочное сопротивление,

r – сопротивление гальванометра.

Погрешности тахометра, построенного по схеме, приведенной на рис. 8.13, а, складываются из перечисленных выше погрешно­стей тахогенератора постоянного тока и дополнительных погреш­ностей, вносимых электрической цепью и гальванометром. Дополнительные погрешности подобны погрешностям других электри­ческих дистанционных приборов с генераторными датчиками, на­пример термоэлектрических термометров.

Для уменьшения погрешности, вызванной влиянием темпера­туры на сопротивление г рамки гальванометра, применимы схе­мы температурной компенсации, рассмотренные на стр. 217 (см. рис. 7.15).