Тахогенераторы постоянного тока

При вращении в магнитном поле проводника на его концах возникает электродвижущая сила (ЭДС), определяемая выражением:

E= LnB, (8.1)

где L – длина проводника;

n – скорость вращения;

В – магнитная индукция.

Если в магнитном поле находится катушка с числом витков W, то

Е = LnBW. (8.2)

На этом принципе основаны все тахогенераторы постоянного тока. На рисунке 8.1 а приведена конструкция тахогенератора постоянного тока.

Тахогенератор постоянного тока состоит из постоянных магнитов 1, расположенных на статоре и создающих магнитный поток Ф, цилиндрического ферромагнитного сердечника 2, предназначенного для увеличения магнитного потока внутри якоря тахогенератора 3. Якорь представляет собой тонкостенный стаканчик, на котором расположена обмотка 4. Выводы обмотки выведены на коллектор 5.

Рисунок 8.1 – Конструкция тахогенератора постоянного тока, зависимость

выходного напряжения тахогенератора от частоты вращения

При вращении якоря в магнитном поле со щеток коллектора снимается ЭДС, определяемая из выражения:

E = К_е Ф n, (8.3)

, (8.4)

где Р – число пар полюсов;

W – число витков обмоток якоря;

2 d – число параллельных ветвей обмотки якоря.

Существуют также тахогенераторы с возбуждением от специальной обмотки. При работе тахогенератора на нагрузку R _h, напряжение на щетках коллектора определяется выражением

u = e – i _h r _h, (8.5)

где I _н – ток нагрузки,

;

R _я – сопротивление обмотки якоря.

Уменьшение напряжения U вызывается также магнитным потоком реакции якоря:

Ф _р.я = К _р.я I _н n. (8.6)

Магнитный поток реакции якоряФ_р.я направлен встречно основному потоку и уменьшает результирующий поток возбуждения тахогенератора. Поэтому линейность статической характеристики сохраняется в ограниченном диапазоне скоростей вращения. Это видно из рисунка 8.1 б.

При скорости вращения тахогенератора близкой к нулю возникает зона нечувствительности, в пределах которой отсутствует выходное напряжение.

Величина, определяемая выражением

S= D U / D n, (8.7)

где D U – приращение напряжения при приращении скорости вращения D n, называется крутизной его выходной характеристики.

Одним из основных требований, предъявляемых к тахогенераторам, является точность преобразования механического вращения в электрический сигнал. Причинами погрешностей тахогенераторов постоянного тока могут являться старение постоянных магнитов, вследствие чего уменьшается магнитный поток, а также зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки как вследствие падения напряжения в обмотке его якоря и щеточных контактов, так и вследствие реакции якоря. Недостатком тахогенераторов постоянного тока является наличие щеток и коллектора, имеющих нестабильное электрическое сопротивление.