Асинхронные тахогенераторы

Асинхронные тахогенераторы делят на:

- точные (применяются в схемах дифференцирования и интегрирования)

- менее точные (используются как обратная связь по скорости в следящих системах)

По своему устройству это бесконтактные электрические машины, они более надежны, чем тахогенераторы постоянного тока. По конструкции не отличаются от исполнительных асин-

Рисунок 2.4.1. хронных двигателей с полым немагнит

- ным ротором.

На статоре расположены две обмотки, одна обмотка (В) подключена к сети и называется обмоткой возбуждения. С другой обмотки (Г) снимается выходное напряжение тахогенератора (рис. 2.4.1).

Принцип действия: ток обмотки возбуждения создает пульсирующий магнитный поток Ф_В, он пронизывает полый ротор, наводит ЭДС трансформации. Контуры токов ротора от ЭДС трансформации располагаются в плоскостях перпендикулярных потоку возбуждения.

При вращении ротора его волокна огибают Ф_В и в них наводится ЭДС вращения. Под действием ЭДС вращения возникает поток Ф_Г, который сцеплен с генераторной обмоткой и наводит в ней Е_Г. Если замкнуть цепь на Z_H тогда потечет ток.

При неподвижном роторе n = 0. Существуют потоки по продольной оси и по поперечной оси, следовательно, U_Г должно быть равным нулю.

Но на самом деле нулевое напряжение, ЭДС и U_Г появляются из-за:

1. Сдвиг обмоток не точно на 90° в пространстве.

2. Наличие короткозамкнутых витков или контуров приводит к отклонению потока Ф_ТР от оси обмотки.

3. Ротор неодинаковой толщины.

4. Неравномерность воздушного зазора.

Во всех этих случаях поток отклоняется от своего нормального положения и сцепляется с генераторной обмоткой, вследствие чего появляется нулевая ЭДС (U₀).

Зависимость U_г =f(n) изображена на рис. 2.4.2

Рисунок 2.4.2.

(1) - идеальная характеристика.

(2) - реальная характеристика.

Отклонение DU называют амплитудной погрешностью тахогенератора.

Методы борьбы с нулевой ЭДС:

1. Качественное изготовление тахогенератора.

2. На практике одну обмотку располагают на наружном статоре, вторую – на внутреннем.

Рисунок 2.4.3.

Внутренний статор поворачивают при сборке относительно наружного и закрепляют в таком положении, когда U₀ = 0 или минимально.

3. Применяют мостиковую обмотку, выполненную по схеме:

Подбором величины емкости и активного сопротивления добиваются DU = min.

Рисунок 2.4.4.

4. Включают специальную компенсационную обмотку, ЭДС обмотки К направлена навстречу U₀ и компенсирует его. Но электрическая связь между обмотками Г и В не всегда допускается, поэтому применение этого способа ограничено.

Рисунок 2.4.5.

По правилу правой руки можно определить направление ЭДС E_R.

Под действием ЭДС в роторе протекает ток I_R, он создает поток Ф_Rq перпендикулярный Ф_В и направлен по поперечной оси (по правилу буравчика). Рисунок 2.4.6.

Рисунок 2.4.6.

Правило буравчика: если поступательное движение правого винта совпадает с направлением тока в проводнике, то вращательное движение совпадает с направлением магнитных силовых линий.

Поток Ф_Rq сцепляется с генераторной обмоткой и наводит в ней ЭДС равносильную частоте вращения.

Математически - это можно записать следующим образом:

,

где Z_R» r_R – полное сопротивление ротора практически равно активному сопротивлению.

Мгновенное значение:

На самом деле Z_R ¹ r_R, а имеет реактивную составляющую и за счет потока по поперечной оси несколько уменьшается.

Выходное напряжение тахогенератора не будет строго линейной функцией.

где

- комплексный коэффициент, не зависящий от частоты вращения.

– полное сопротивление обмотки возбуждения;

– активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке возбуждения.

Чтобы получить линейную зависимость, надо уменьшить .

1) Уменьшить скорость n, можно увеличить частоту f.

Например:

Пусть f = 50 Гц;

Обычно 2р = 2; n_С = 3000; n = 0…2400, ; ; n² = 0,64;

Если f = 500 Гц; n_C = 30000; n = 0,08; n² = 0,0064;

2) Уменьшить можно одним из следующих способов:

если увеличивается, уменьшается – это не желательно, уменьшается, следовательно уменьшается крутизна характеристики, чувст вительность тахогенератора снижается.

Уменьшим Z_SB – полное сопротивление обмотки возбуждения тахогенератора.

уменьшается

уменьшается

3) Увеличить Z_H. Этим способом пользуются. Всегда надо стремиться иметь большее Z_H. (смотри (*)).

4) Увеличить r_RB (приведенное активное сопротивление ротора). Хороший способ. Применяют материал ротора – сплавы: манганин, неизильбер, марганцевая бронза.

Погрешность по фазе – непостоянство фазы U_ВЫХ, связанное с индуктивным сопротивлением обмоток и ротора.

Погрешности по амплитуде и по фазе могут быть скомпенсированы подбором нагрузки.

Рисунок 2.4.7.

Амплитудную погрешность устраняют подбором активно-емкостной нагрузки.

Фазовую погрешность можно устранить подбором активно-индуктивной нагрузки.

Одновременно устранить амплитудную и фазовою погрешность нельзя

Погрешности зависят от частоты вращения, температуры t°С и частоты f.

Погрешности тахогенератора составляют 0,01…0,1%.

Положительные качества асинхронного тахогенератора:

1. Малый момент инерции ротора.

2. Сравнительно высокая стабильность характеристик.

3. Надежность в работе.

4. Отсутствие скользящих контактов.

Недостатки асинхронного тахогенератора:

Дата добавления: 2014-01-13