Sensori di velocità

I tachogeneratori, macchine elettriche CC e CA a bassa potenza, vengono utilizzati come sensori di velocità di rotazione nei sistemi di automazione. I ponti tachimetrici vengono utilizzati per convertire la velocità di rotazione dei motori elettrici in tensione.

Dinamo tachimetrica DC

I tachogeneratori DC, a seconda del metodo di eccitazione, sono di due tipi: magnetoelettrici (eccitati da magneti permanenti) ed elettromagnetici (eccitati da una bobina speciale) (Fig. 1 a, b).

Tensione di uscita della dinamo tachimetrica a corrente di eccitazione costante Uout = E — IRi = quiω — IRI am

dove Ce = (UI am — II amRI am)/ω — una costante macchina determinata dai dati del passaporto.

Al minimo (I= 0) tensione Uout = E = Ceω... Pertanto, la caratteristica statica del tachogeneratore Uout = e (ω) al minimo è lineare, poiché Ce = const (linea retta I, Fig. 1, c) .

Riso. 1. Sensori rotanti (generatori tachimetrici DC): a) con eccitazione a magneti permanenti, b) con eccitazione elettromagnetica, c) caratteristica statica

Sotto carico, la caratteristica statica diventa non lineare (curva 2).la sua pendenza cambia, che è una conseguenza della reazione dell'indotto e della caduta di tensione nell'avvolgimento dell'indotto della dinamo tachimetrica. Nei veri tachogeneratori, c'è una caduta di tensione sulle spazzole, che porta alla comparsa di giovani insensibili (curva 3).

Per ridurre la distorsione delle caratteristiche statiche dei tachogeneratori, vengono utilizzati a bassi carichi (Azn = 0,01 - 0,02 A). Corrente del circuito di armatura Azi = E / (Ri + Rn) e tensione di uscita Uout = E — IRi = quiω — IRI am.

I generatori tachimetrici CC sono ampiamente utilizzati nei sistemi di controllo automatico per azionamenti elettrici come i sensori di velocità. I loro vantaggi sono la bassa inerzia, l'elevata precisione, le dimensioni e il peso ridotti e per i tachogeneratori magnetoelettrici non esiste nemmeno una fonte di alimentazione. Lo svantaggio è la presenza di un raccoglitore con spazzole.

Generatori tachimetrici CA

I tachigeneratori sincroni sono una macchina sincrona monofase con un rotore a forma di magnete permanente (Fig. 2, a) Nei tachigeneratori sincroni con una variazione della velocità angolare, anche la frequenza della tensione di uscita cambia con l'ampiezza. Le caratteristiche statiche non sono lineari. I generatori tachimetrici dinamicamente sincroni sono elementi non inerziali.

Un tachogeneratore asincrono è una macchina asincrona bifase con un rotore cavo non magnetico (Fig. 2, b). Sullo statore della dinamo tachimetrica asincrona sono presenti due avvolgimenti sfalsati di 90 (eccitazione dell'OF e del generatore di gas di scarico). La bobina OB è collegata a una sorgente CA.

Riso. 2. Generatori di tachimetri a corrente alternata: a - sincroni, b - asincroni

Un EMF viene indotto nella bobina di scarico, che è l'uscita, quando il rotore ruota. trasformazione e rotazione.Sotto l'influenza di una forza elettromotrice, l'uscita del tachogeneratore ruota e c'è una tensione Uout.

Anche la caratteristica statica di una dinamo tachimetrica asincrona è non lineare. Quando si modifica la rotazione del rotore, la fase della tensione di uscita cambia di 180 °.

I generatori tachimetrici asincroni sono utilizzati come sensori per la velocità angolare, la velocità di rotazione e l'accelerazione. Nel secondo caso, la bobina di eccitazione della dinamo tachimetrica asincrona è collegata a una sorgente di corrente continua.

I vantaggi dei tachogeneratori asincroni sono affidabilità, bassa inerzia Svantaggi: la presenza di EMF residua in uscita. con rotore fermo, dimensioni relativamente grandi.

Ponti tachimetrici

I ponti tachimetrici CC e CA sono utilizzati nei sistemi di automazione per fornire feedback sulla velocità di rotazione dei motori elettrici. Ciò consente di semplificare il sistema, poiché non è necessaria una macchina elettrica aggiuntiva: un tachimetro. Ciò riduce il carico statico e dinamico sul motore esecutivo.

Il ponte tachimetrico DC è uno speciale circuito a ponte (Fig. 3, a), in uno dei bracci di cui è inclusa l'armatura del motore Ri, e in altri - resistori R1, R2, Rp. Una tensione di rete U è applicata alla diagonale ab del ponte, che alimenta l'armatura del motore, e la tensione è rimossa dalla diagonale cd U sproporzionata rispetto alla velocità angolare ω.

Riso. 3. Ponte tachimetrico CC (a) e dispositivo di misurazione senza contatto per la velocità di rotazione di un motore asincrono (b)

Se non c'è corrente nel circuito di uscita, allora

Risolvendo il sistema congiunto di equazioni, otteniamo

Tensione di uscita del ponte tachimetrico

dove Ktm è il coefficiente di trasmissione del ponte tachimetrico.

L'errore del ponte tachimetrico è ± (2 — 5)%. I ponti tachimetrici DC dinamici sono accoppiamenti non inerziali.

Per controllare la velocità del rotore di un motore elettrico asincrono, viene utilizzato un dispositivo di misurazione senza contatto (Fig. 3, b), contenente un trasformatore di misurazione della corrente TA e una TV con tensione.