синхронные, асинхронные и индукционные тахогенераторы постоянного тока

Устройство предназначено для моментального преобразования скорости ротора в пропорциональное значение электрического напряжения. Тахогенераторы используются в качестве датчиков контроля и измерения скорости и являются информативной электрической машиной.

Они представляют собой микромашины для обеспечения стабильности технологических процессов и повышения качества получаемой продукции, а также для увеличения чувствительности систем, предназначенных для автоматического управления.

По своим конструктивным особенностям тахогенераторы аналогичны устройству конструкции электродвигателя постоянного тока. Возбуждение производится от постоянных магнитов и от электромагнитов.

Тахогенераторы

Принцип работы

Работа устройства заключается в пропорциональном отношении скорости вращения вала генератора к его электродвижущей силе (ЭДС). Величина потока возбуждения сохраняется неизменной.

Виды тахогенераторов

• тахогенераторы асинхронного типа;
• синхронные тахогенераторы, используемые в сети переменного тока;
• машины индукционные типа, с возбуждением от постоянного магнита (тока).

Индукционные тахогенераторы постоянного тока

Индукционные тахогенераторы постоянного тока

Устройства этого типа аналогичны машине постоянного тока с независимым возбуждением, осуществляемым от постоянных магнитов. Для этих машин характерна изменчивая величина передаточного коэффициента, это происходит по причине того, что щеточный контакт имеет нелинейное сопротивление. Реакции якоря создает неравномерность магнитной индукции в зазорах генератора, особенно при малом и наибольшем значении скорости.

Снижение нелинейности происходит за счет использования металлизированных обмедненных щеток, для которых характерно малое падение значения напряжения. Нелинейность, по причине реакции якоря, понижается за счет ограничения скорости и повышением величины сопротивления нагрузки.

На качество работы данного устройства оказывают влияние погрешности в технологическом плане и из-за конструктивных особенностей тахогенератора. В них входят:

• пульсирующие скачки напряжения в коллекторе, зависящие от количества составляющих пластин коллектора;
• зубчатая конструкция якоря;
• несимметрия воздушного зазора влечет к оборотным пульсациям.

При невысокой скорости вращения, из-за этих погрешностей происходит искажение выходного сигнала, понижение значения частоты и повышается амплитуда, что способствует ограничению скоростной нижней границы тахогенератора. Для повышения качества работы и сглаживания пульсаций, в конструкции тахогенератора применяют повышенное количество пластин в коллекторе. Также используются якоря, в конструкции которых применяются пазы, особенность их заключается в скосе на одно зубчатое деление. Воздушный зазор увеличивается.

Для достижения высокой точности, конструкция тахогенератора выполняется с якорем, в котором отсутствуют пазы. Дополнительное подключение конденсаторной батареи способствует снижению пульсаций, конденсатор служит в качестве высокочастотного фильтра.

Синхронные тахогенераторы

Синхронные тахогенераторы аналогичны по внешнему виду синхронной машине малой мощности с магнитоэлектрическим возбуждением, небольших габаритных размеров ротор, которой используется в качестве постоянного магнита. В этом случае, для сглаживания амплитуды и частоты, которые по отношению к скорости вращения пропорциональны, используются полупроводниковые выпрямители.

Этот тип тахогенератора можно охарактеризовать переменной частотой, это представляет затруднение для применения в схемах стандартного предназначения, переменного тока. Он отличается нечувствительностью к изменению направления вращения вала двигателя. В синхронных тахогенераторах используется большое количество пар полюсов. По этой причине, синхронные тахогенераторы применяются для электроприводов с небольшой скоростью вращения вала.

Основные причины, создающие погрешность тахогенераторов синхронного типа

• напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи;
• несимметрия воздушного зазора, она способствует возникновению низкочастотных пульсаций;
• магнитный поток сопровождается зубцовыми пульсациями;
• параметры машины зависят от температурных изменений.

Условия и меры, применяемые при эксплуатации синхронных тахогенераторов для компенсации погрешностей аналогичны мерам, используемым для тахогенераторов постоянного тока. Пульсации выпрямленного напряжения выравниваются за счет изготовления конструкции ротора с полюсами специального профиля, благодаря этому получается необходимая ЭДС. Снижение зубцовых пульсаций происходит за счет использования сглаживающего фильтра.

Достоинства синхронных тахогенераторов

• виброустойчивость;
• пыле- и влагозащищенность;
• взрывобезопасность.

Асинхронный тахогенератор

Тахогенератор асинхронного типа по конструктивным особенностям аналогичен двухфазному исполнительному электродвигателю с короткозамкнутым тонкостенным ротором «беличья клетка». Питание осуществляется от электрической сети напряжения переменного тока и подается на обмотку возбуждения.

Выходная обмотка наводит двойное ЭДС, первая ЭДС со значением переменного тока трансформаторного типа (изнутри ротора), вторая ЭДС, вращения (с внешней стороны ротора). Первая ЭДС под воздействием токов создает результирующий продольный магнитный поток. При воздействии второй ЭДС, токи создают свой магнитный поток, наводящий в обмотке тахогенератора – ЭДС выходы.

Частота и амплитуда синусоиды электрической переменной сети относится пропорционально к количеству оборотов вращения ротора генератора. Чтобы изменить направления вращения, необходимо поменять выходную фазу на противоположную.

Использование тахогенераторов нашло применение в автоматических устройствах и в системах управления в виде безинерционного элемента. Для систем, в которых величина выхода является углом поворота, тахогенератор выступает в качестве абсолютного дифференциатора. В электрической цепи, к которой присоединен тахогенератор – электромагнитная инерция принимается в качестве добавочного апериодического звена.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните в раздел Электродвигатели, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Синхронный тахогенератор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Синхронные тахогенераторы не получили широкого применения, так как частота выходного напряжения изменяется с изменением частоты вращения, тахогенератор нечувствителен к изменению направления вращения. Более широкое распространение имеют асинхронные тахогенераторы, конструктивная схема которых приведена на рис. 10.12. На схеме видны: магнитопровод, состоящий из внешней части 3 с полюсами и внутреннего цилиндра 4; обмотки, расположены на сердечниках полюсов так, что их магнитные оси взаимно перпендикулярны.
 [1]

Принципиальная конструктивная схема синхронного тахоге-нератор а.  [2]

Синхронные тахогенераторы по принципу действия аналогичны обычным синхронным генераторам, используемым для преобразования механической энергии в электрическую.
 [3]

Синхронные тахогенераторы выполняются с возбуждением от постоянных магнитов, расположенных на роторе. Амплитуда и частота выходного напряжения тахогенераторов пропорциональна частоте вращения ротора.
 [5]

Синхронные тахогенераторы ( ТГ) представляют собой информационную электрическую машину с возбуждением от постоянных магнитов, расположенных на роторе. Амплитуда и частота выходного сигнала этих машин являются функцией частоты вращения ротора.
 [6]

Синхронный тахогенератор представляет собой одно — или трехфазную синхронную машину с постоянными магнитами на роторе.
 [7]

Синхронные тахогенераторы применяются относительно редко, так как им свойственны существенные недостатки.
 [8]

Синхронный тахогенератор представляет собой одно — или трехфазную синхронную машину с постоянными магнитами на роторе.
 [10]

Синхронные тахогенераторы широко применяются в качестве индикаторного тахометра для непосредственного измерения скорости вращения валов различных механизмов. В этом случае выходная обмотка тахогенератора включается на измерительный прибор с отградуированной шкалой для непосредственного отсчета скорости вращения в оборотах в минуту.
 [12]

Синхронные тахогенераторы имеют обмотку статора и ротор, представляющий собой постоянный магнит с несколькими полюсами.
 [13]

Синхронные тахогенераторы являются однофазными генераторами малой мощности, обычно с постоянными магнитами на роторе. Статор тахогенератора собирается из изолированных листов стали, обмотка статора выполняется как для обычной машины переменного тока. Переменная ЭДС генератора и ее частота пропорциональны скорости вращения при неизменном магнитном потоке. Для повышения точности измерения ограничивается нагрузка тахогенератора. Получение постоянной полярности выходного напряжения обеспечивается включением выпрямителя на выходе тахогенератора.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Что такое электрический тахометр? — Генератор тахометра постоянного и переменного тока

Определение: Тахометр используется для измерения скорости вращения или угловой скорости машины, которая сцеплена с ним. Он работает по принципу относительного движения между магнитным полем и валом сопряженного устройства. Относительное движение индуцирует ЭДС в катушке, помещенной между постоянным магнитным полем постоянного магнита. Развиваемая ЭДС прямо пропорциональна скорости вращения вала.

Механический и электрический тахометр бывают двух типов. Механический тахометр измеряет скорость вращения вала относительно оборотов в минуту.

Электрический тахометр преобразует угловую скорость в электрическое напряжение. Электрический тахометр имеет больше преимуществ перед механическим тахометром. Таким образом, он в основном используется для измерения скорости вращения вала. В зависимости от природы наведенного напряжения электрические тахометры делятся на два типа.

• Генератор тахометра переменного тока
• Генератор тахометра постоянного тока

Генератор тахометра постоянного тока

Постоянный магнит, якорь, коммутатор, щетки, переменный резистор и вольтметр с подвижной катушкой являются основными частями генератора тахометра постоянного тока. Машина, скорость которой должна быть измерена, соединена с валом тахометрического генератора постоянного тока.

Тахометр постоянного тока работает по тому принципу, что когда замкнутый проводник движется в магнитном поле, в проводнике индуцируется ЭДС. Величина ЭДС индукции зависит от связи потока с проводником и скорости вала.

Якорь генератора постоянного тока вращается между постоянным полем постоянного магнита. Вращение индуцирует ЭДС в катушке. Величина ЭДС индукции пропорциональна скорости вращения вала.

Коммутатор преобразует переменный ток катушки якоря в постоянный с помощью щеток. Вольтметр с подвижной катушкой измеряет ЭДС индукции. Полярность индуцирующего напряжения определяет направление движения вала. Сопротивление включено последовательно с вольтметром для контроля сильного тока якоря.

ЭДС индукции в тахометрическом генераторе постоянного тока задается как

Где, E – генерируемое напряжение
Φ – поток на полюс в Weber
P- число полюсов
N – скорость в оборотах в минуту
Z – количество проводник в обмотках якоря.
а – номер параллельного пути в обмотках якоря.

Преимущества генератора постоянного тока

Ниже приведены преимущества тахометра постоянного тока.

• Полярность индуктивного напряжения указывает направление вращения вала.
• Обычный вольтметр постоянного тока используется для измерения индуктивного напряжения.

Недостатки генератора постоянного тока

• Коллектор и щетки требуют периодического обслуживания.
• Выходное сопротивление тахометра постоянного тока остается высоким по сравнению с входным сопротивлением. Если в проводнике якоря индуцируется большой ток, постоянное поле постоянного магнита будет искажаться.

Генератор тахометра переменного тока

Генератор тахометра постоянного тока использует коллектор и щетки, которые имеют много недостатков. Генератор тахометра переменного тока предназначен для уменьшения проблем. Тахометр переменного тока имеет неподвижный якорь и вращающееся магнитное поле. Таким образом, в тахометрическом генераторе переменного тока отсутствуют коммутатор и щетки.

Вращающееся магнитное поле индуцирует ЭДС в неподвижной катушке статора. Амплитуда и частота ЭДС индукции эквивалентны скорости вращения вала. Таким образом, для измерения угловой скорости используется либо амплитуда, либо частота.

Упомянутая ниже схема используется для измерения скорости вращения ротора с учетом амплитуды индуцированного напряжения. Наведенные напряжения выпрямляются и затем поступают на емкостной фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленных напряжений.

Генератор переменного тока с вращающейся чашкой ротора

Тахометр переменного тока с вращающейся чашкой показан на рисунке ниже.

Статор генератора состоит из двух обмоток, т. е. опорной и квадратурной. Обе обмотки смонтированы 90° друг от друга. Ротор тахометра выполнен с тонкой алюминиевой чашкой и помещен между полевой конструкцией.

Ротор изготовлен из высокоиндуктивного материала с низкой инерцией. Вход подается на опорную обмотку, а выход получается на квадратурную обмотку. Вращение ротора между магнитным полем индуцирует напряжение в измерительной обмотке. Индуктивное напряжение пропорционально скорости вращения.

Преимущества

• Чашечный тахогенератор генерирует выходное напряжение без пульсаций.
• Стоимость генератора также намного меньше.

Недостаток

Нелинейная зависимость возникает между выходным напряжением и входной скоростью, когда ротор вращается с высокой скоростью.

Тахогенераторы/резольверы HeavyDuty

2. Обзор продукта

3. Энкодеры/датчики угла поворота

4. Тахогенераторы/резольверы HeavyDuty

Ассортимент продукции

Оригинальные тахогенераторы – запасные части для лифтов

ГТФ7/ТДП0,2

• Экономьте время и деньги
• Обязательно приобретите оригинальную запчасть
• Hübner Berlin – торговая марка Baumer
• OEM-поставщик лифтов

Открыть в селекторе продуктов

Исполнение 85 мм – с подшипниками/сплошным валом и компактным

ТДП0,09 / ТДПЗ0,09

• Сплошной вал ø6 мм с еврофланцем B10
• Корпус ø85 мм
• Резервный выход
• Выходное напряжение 10 . .. 60 мВ на об/мин

К продукту

Исполнение 115 мм – с подшипниками/сплошным валом и малой монтажной глубиной

GTF7

• Сплошной вал ø11 мм с еврофланцем B10
• Выходное напряжение 10 … 60 мВ на об/мин

Открыть в селекторе продуктов

Исполнение 115 мм – с подшипниками/сплошным валом и прочной конструкцией

ТДП0,2 / ТДПЗ0,2

• Сплошной вал ø7 … 14 мм с еврофланцем B10
• Выходное напряжение до 150 мВ на об/мин

Открыть в селекторе продуктов

Исполнение 120 … 175 мм – с подшипниками / резервным выходом

TDP13

• Сплошной вал ø14 … 18 мм с фланцем B10
• Резервный сигнальный выход
• Выходное напряжение до 200 мВ на об/мин

К продукту

Исполнение 52 мм – комплект без подшипников

GT5

• Степень защиты IP 20
• Бесподшипниковая конструкция
• Выходное напряжение до 10 мВ на об/мин

К продукту

Конструкция 85 мм – комплект без подшипников

GT7.

08 / GT7.16

• Степень защиты IP 55
• Бесподшипниковая конструкция
• Выходное напряжение до 60 мВ на об/мин

К продукту

Конструкция 89 мм – комплект без подшипников

GT9

• Степень защиты IP 20
• Бесподшипниковая конструкция
• Выходное напряжение до 20 мВ на об/мин

К продукту

Исполнение 95 мм – комплект без подшипников с высокой степенью защиты

ГТБ9.06/ГТБ 9.16

• Степень защиты IP 68
• Бесподшипниковая конструкция
• Выходное напряжение до 20 мВ / 60 мВ на об/мин

К продукту

Для взрывоопасных зон

EExGP0,2 / TG74d

• Сплошной вал ø11 мм с еврофланцем B10
• Исполнение 126 мм
• ATEX II 2 G
• Выходное напряжение до 150 мВ на об/мин

Открыть в селекторе продуктов

В промышленном корпусе NEMA 12

АПЫ / ФАПИ

• Для непосредственной замены тахометров типа «PY» или «BC»
• Фланец или крепление на лапах
• Выходное напряжение 50 или 100 В пост. тока при 1000 об/мин
• Одобрено CSA/C/US

Открыть в селекторе продуктов

Преимущества для вас

HÜBNER Berlin, теперь Baumer Hübner, вот уже почти 70 лет выступает за надежные тахогенераторы и до сих пор поставляет производителям машин широкий спектр моделей и запасные части с качеством OEM. Несмотря на то, что аналоговые тахогенераторы уже давно заменены цифровыми поворотными энкодерами в современных концепциях управления, тахогенераторы LongLife и сегодня выделяются в качестве альтернативы благодаря своим следующим свойствам:

• Особое качество сигнала и срок службы
  • Коммутатор LongLife благодаря серебряной дорожке с постоянно низким контактным сопротивлением для высокого качества сигнала
  • Специально адаптированные щетки для работы без обслуживания и длительного срока службы
  • Широкий диапазон регулируемой скорости
• Экономичный
  • Передача сигналов по двухжильному кабелю, не требующий вспомогательной электрической энергии и источника питания
  • Экономичный полный комплект тахогенераторов, кабеля и электроники обработки данных
• Надежность и безопасность
  • Определение скорости и направления вращения в режиме реального времени благодаря технологии аналоговых сигналов
  • Высочайшая доступность и непревзойденный срок службы в самых тяжелых условиях окружающей среды
  • Проверенный принцип HeavyDuty, подшипник на обоих концах вала, HeavyDuty технология соединения
• Надежность в любой среде
  • Чрезвычайно прочный корпус с большой толщиной стенки, отличной защитой от коррозии, долговременная концепция герметичности
  • Широкий диапазон температур от –30 °C до +130 °C 
  • Надежная защита от повреждения подшипников
  • Вал с подшипниками на обоих концах, подшипники большого размера с большим расстоянием между подшипниками, запас прочности подшипника для больших радиальных/осевых нагрузок на вал
• Гибкость и готовность к будущему
  • Возможны комбинации с общим валом: тахометр + поворотный энкодер, тахометр + переключатель скорости
  • Подходящие запасные части с качеством OEM, даже для устаревших моделей, других производителей и специальных конструкций
     

Применение

Аналоговые тахометры (тахо-динамо, тахогенераторы постоянного тока), обычно называемые для краткости «тахогенераторы», представляют собой устройства с выходным напряжением, пропорциональным скорости. Они генерируют выходное напряжение с помощью генератора, поэтому не требуют дополнительной электрической энергии и сочетают в себе высокую динамику сигнала и надежность.

В приводной технике тахометры используются для записи фактического значения скорости, например, в следующих областях

• Лифты
• Эскалаторы
• Канатные дороги
• Прокатные станы
• Прессы
• Крановые и подъемные системы

Технологии

Тахогенераторы LongLife с серебряной дорожкой

• Тахогенераторы HeavyDuty с технологией LongLife основаны на серебряная дорожка встроена в коммутатор.
• Тахогенераторы LongLife сочетают в себе наилучшее качество сигнала для высокой динамики управления, максимальной надежности и непревзойденного длительного срока службы.
• Технология LongLife также поддерживает точное определение низких скоростей в режиме реального времени.

Долговременная стабильная концепция уплотнения

• Тщательно продуманная концепция уплотнения Baumer HeavyDuty обеспечивает класс защиты IP 66 и IP 67 в широком диапазоне температур до +95 °C.
• Благодаря сложной комбинации лабиринтных уплотнений и уплотнений вала датчики HeavyDuty постоянно защищены от всех типов твердых, влажных и пастообразных загрязнений.

Надежный двухсторонний подшипниковый узел

• Благодаря непревзойденной устойчивости к осевым и радиальным нагрузкам концепция подшипников Baumer на обоих концах вала хорошо зарекомендовала себя и проверена десятилетиями в электротехнике.
• Энкодеры Baumer HeavyDuty оснащены — везде, где это возможно с механической точки зрения, — подшипниками на обоих концах вала энкодера, что обеспечивает непревзойденный срок службы и максимальный механический резерв.

Проверенный принцип HeavyDuty

• Чрезвычайно прочный корпус является ключом к непревзойденному сроку службы и надежности энкодеров Baumer HeavyDuty.
• Эти прочные корпуса с прочными и толстыми стенками обеспечивают идеальную защиту от внешних воздействий.
• Устойчивая к скручиванию конструкция предназначена для высоких нагрузок от ударов и вибрации.

Превосходная защита от коррозии, устойчивая к морской воде

• Угловые энкодеры Baumer HeavyDuty идеально подходят для агрессивных сред благодаря оптимизированному выбору материалов и высокостойкому покрытию для успешного долговременного использования, например, вблизи берега и на море.
• Их защита от коррозии соответствует категории C4 или CX (C5-M) в соответствии со стандартом EN ISO 12944.
• Специальные варианты оборудования для эксплуатации в Арктике, тропиках и пустынях доступны по запросу.

ЕВРО-фланец B10

• ЕВРО-фланец B10 является мировым стандартом монтажа для энкодеров HeavyDuty.
• Baumer предлагает уникальную линейку энкодеров и тахогенераторов с фланцем EURO B10.

Hübner Berlin – оригинал от Baumer

• Hübner Berlin, теперь Baumer Hübner, является экспертным центром Baumer по датчикам HeavyDuty для приводной техники.
• Торговая марка Hübner Berlin представляет глобальные стандарты для надежных энкодеров, тахогенераторов и переключателей скорости в проверенной технологии HeavyDuty.