К тахиметрическим датчикам можно отнести тахогенераторы, которые представляют собой маломощные электрические машины, преобразующие механическое вращение в электрический сигнал. Тахогенераторы предназначены для получения напряжения, пропорционального нального частоте вращения, и применяются в качестве электрических датчиков угловой скорости. В зависимости от вида выходного напряжения н конструкции они делятся на тахогенераторы постоянного и переменного
тока.
Тахогенераторы постоянного тока конструктивно представляют собой электрогенераторы постоянного тока и выполняются с возбуждением от постоянных магнитов
Рнс. 2-18 Тахогенераторы постоянного тока.
а — схема тахогенераторы с возбуждением от постоянных магнитов: б — выходные характеристики; в — схема тахогенератора с независимым электромагнитным возбуждением.
или электромагнитов. На рис. 2-18, а приведена схема тахогенератора постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. При вращении якоря тахогенератора с частотой п с его щеток снимается ЭДС. значение которой определяется по формуле
(2 – 18)
где - коэффициент, зависящий от конструкции и схемы якоря (р — число пар полюсов; w — число витков обмотки якоря; 2а — число параллельных ветвей обмотки якоря);
Ф—магнитный поток.
Для данного типа тахогенератора магнитный поток 'I» является величиной постоянной, так как он создастся постоянными магнитами. Поэтому ЭДС зависит только от частоты вращения якоря тахогенератора п. Выходные характеристики рассмотренного тахогенератора для различных значений нагрузок Ruприведены на рис. 2-18,6. Из этого рисунка следует, что с увеличением частоты вращения тахогенератора до определенного момента его выходное напряжение Uвыхрастет пропорционально и только при большой частоте линейность характеристики нарушается, причем чем больше сопротивление нагрузки Rн, тем больше крутизна характеристики и тем больше ее линейность.
В автоматике применяются также тахогенераторы постоянного тока с независимым электромагнитным возбуждением. В таких тахогенераторах магнитный поток возбуждения Фв создается специальной обмоткой возбуждения ОВ (рис. 2-18,в), которая располагается на. полюсах статора. В этом случае магнитный поток равен:
(2 – 19)
где ф— коэффициент пропорциональности;
/в—ток в обмотке возбуждения. Для тахогенераторов с независимым электромагнитным возбуждением ЭДС можно найти следующим образом, для этого в формуле (2-18) вместо Ф подставить Фв:
Е = в n. (2-20)
Из выражения (2-20) следует, что ЭДС тахогенератора зависит не только от частоты вращения якоря п, НО и от магнитного потока обмотки возбуждения Фп, т. е. тока в обмотке возбуждения /в [см. формулу (2-19)]. При изменении направления вращения якоря меняется полярность выходного сигнала. Приведенные выше формулы для определения ЭДС тахогенератора справедливы только при работе его на холостом ходу.
При работе тахогенератора с нагрузкой /?„ его выходное напряжение, снимаемое со щеток якоря, равно:
(2 – 21)
Rя— сопротивление цепи якоря, которое состоит из сопротивления самой якорной обмотки и сопротивления переходного контакта между коллектором и щетками.
Выходная характеристика тахогенератора с независимым электромагнитным возбуждением напоминает выходную характеристику тахогенератора постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов (рис.2-18,6).
При частоте вращения якоря тахогенератора, близкой к нулю, возникает так называемая зона нечувствительности, в пределах которой выходное напряжение равно нулю.
Конструкции тахогенераторов с возбуждением от постоянных магнитов проще, чем конструкции тахогенераторов с независимым электромагнитным возбуждением, потому что отсутствует дополнительный источник питания.
Главное требование, предъявляемое к тахогенераторам, — это точность преобразования механического вращения в электрическое напряжение.
Основные причины погрешностей тахогенераторов
постоянного тока:
1) в тахогенераторах с возбуждением от постоянных магнитов — изменение потока магнита за счет старения или вследствие влияния температуры;
2) в тахогенераторах с независимым электромагнитным возбуждением — изменение сопротивления обмотки возбуждения (тока возбуждения) при изменении температуры. Для уменьшения влияния температуры в цепь обмотки возбуждения (выполняется из медного провода) включается дополнительное сопротивление R (рис. 2-18,в), не зависящее от температуры;
3) в тахогенераторах обоих типов — зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки Rn, или тока нагрузки 1акак вследствие падения напряжения в обмотке его якоря и щеточных контактов, так и вследствие реакции якоря.
Это особенно сильно сказывается при небольшом сопротивлении нагрузки.
Основным недостатком тахогенераторов постоянного тока является наличие коллектора и щеток, имеющих нестабильное переходное контактное сопротивление. Это приводит к некоторой нестабильности выходного