Тахогенератор постоянного тока

Тахогенератор представляет собой коллекторную электрическую машину постоянного тока малой мощности с независимым электромагнитным возбуждением или с постоянными магнитами и конструктивно не отличаются от обычных машин постоянного тока малой мощности. Он предназначен для преобразования механического перемещения - вращения вала в электрический сигнал -выходное напряжение (рис.1.7а).

Тахогенераторы в схемах автоматики используются в основном для:

1) измерения скорости вращения;

2) осуществления обратной связи по скорости (углу) в следящих системах;

3) осуществления электрического дифференцирования и интегрирования.

Основные требования, которые предъявляются к большинству тахогенераторам, являются:

- линейность статической характеристики - пропорциональность выходного напряжения , скорости вращения и большая ее крутизна

- симметрия выходного напряжения:

- малый момент инерции и малая величина момента сопротивления;

- малые габариты и масса.

Э.д.с. якоря тахогенератора при постоянном магнитном потоке возбуждения пропорциональна скорости вращения.

При работе тахогенератора (ТГ) на нагрузку линейная зависимость между э.д.с. Е _тг  и скоростью W_дв, нарушается из-за размагничивающего действия потока реакции якоря.

Для нагруженного тахогенератора Е _тг является функцией не только скорости, но и нагрузки, влияющей на величину потока возбуждения тахогенератора,

Для уменьшения влияния реакции якоря и падения напряжения в якорной цепи ТГ сопротивление нагрузки R _н выбирают во много раз больше сопротивления якорной обмотки тахогенератора R_тг.

На рис. 1.7.б показаны статические (выходные) характеристики тахогенератора .Характеристика 1 построена без учета падения напряжения в щеточном контакте и реакции якоря, т. е. по выражению , где — коэффициент преобразования тахогенератора.

Рис.1.7. Электрическая схема и статические характеристики измерительного устройства

При учете падения напряжения в. щеточном контакте зависимость  становится нелинейной (характеристика 2 рис.1.7б).                       .

Если пренебречь влиянием реакции якоря, падением напряжения в якорной цепи (в том числе в щеточном контакте), пульсациями, влиянием э.д.с., наводимой в якоре потоком коммутируемых секций, то передаточная функция тахогенератора запишется в виде

                                                               (1.20)

Измерительное устройство, как элемент системы управления, предназначено для измерения какой-либо физической величины, ее преобразования и сравнения с уставкой.

Принципиальная электрическая схема измерительного устройства, используемая в системе автоматического управления (САУ) скорости вращения электродвигателя постоянного тока (лабораторная работа №2), представлена на рис 1.7а.

Напряжение U _D на выходе измерительной схемы, состоящей из тахогенератора, потенциометров R _тг, R _уст и источника эталонного напряжения. U _уст (рис. 1.7,а), при большом входном сопротивлении усилителя, на вход которого оно поступает, определяется как

                      ,                                    (1.21)

где  — напряжение уставки;

 — коэффициент усиления измерительного устройства;

  — коэффициенты преобразований потенциометров R_тг  и R_уст.

Если , то  и измеряемая скорость вращения равна заданной .

В соответствии с уравнением(1.18) на рис. 1.7в изображена структурная схема, а на рис. 1.7г — статические характеристики измерительного устройства  при двух значениях коэффициента и .