3.3.3. Датчики скорости.

В качестве датчиков скорости в непрерывных системах применяются тахогенераторы и тахометрические мосты.

1. Тахогенераторы

Тахогенератор выбирают так, чтобы его скорость была не меньше максимальной скорости вращения двигателя и чтобы тахогенератор не являлся дополнительной нагрузкой на двигатель и не увеличивал его момента инерции. Последнее условие выполняется, если мощность тахогенератора не превышает (1…5)% мощности двигателя (прил.3).

Передаточная функция тахогенератора

,

где Е_ТГ(Р) – изображение ЭДС тахогенератора;

- изображение угловой скорости вращения тахогенератора;

К_ТГ – статический коэффициент передачи тахогенератора.

В общем случае коэффициент передачи тахогенератора представляет собой отношение приращения ЭДС тахогенератора к приращению угловой скорости вращения. Если статическая характеристика тахогенератора линейна (практически всегда её можно считать линейной), то коэффициент передачи тахогенератора определяется зависимостью

где U_{Н ТГ}, I_{Н ТГ}, - номинальные значения соответственно напряжении, В; тока, А; скорости,, тахогенератора.

R_{Я ТГ} – сопротивление якорной цепи тахогенератора в нагретом состоянии, Ом.

2. Тахометрические мосты

При небольшой мощности двигателя и невысоких требованиях к точности и диапазону регулирования скорости в автоматизированном электроприводе вместо тахогенератора используются тахометрические мосты (рис.3.9).

Выходное напряжение, снимаемое с диагонали тахометрического моста, пропорционально скорости вращения двигателя при постоянном магнитном потоке возбуждения.

Коэффициент передачи тахометрического моста, ,

.

Рис.3.9. Электрическая схема тахометрического моста.

При вращении двигателя выходное напряжение

Учитывая, что коэффициент передачи двигателя ,

Так как

и

,

окончательно имеем

(3.18)

Если сопротивление плеч моста подобрать так, чтобы выполнялось условие

, (3.19)

то второе слагаемое в (3.18) будет равно нулю. Тогда

;

В качестве сопротивления R₃ целесообразно использовать сопротивление дополнительных полюсов и сериесной обмотки электродвигателя. Для определения сопротивления R₁ и R₂ задаются их суммой из такого расчета, чтобы протекающий по ним ток был на порядок меньше номинального тока двигателя. Используя уравнение (3.19), определяют величину каждого сопротивления.

В динамике тахометрический мост приближенно можно считать безынерционным элементом, т.е.

W_ТМ(Р)=К_ТМ

3.3.4. Датчики электрических величин

В системах электропривода контролируемыми и регулируемыми координатами могут быть такие электрические величины, как ток, напряжение, ЭДС. Для измерения этих координат используются соответствующие датчики (6). Датчики тока и напряжения являются типовыми датчиками, на основе которых строятся датчики ЭДС и мощности.

Назначением датчиков напряжения и тока является пропорциональное преобразование входной величины (напряжения или тока) в выходной сигнал. Одновременно датчики выполняют функции согласующего элемента: потенциального разделителя, усилителя по напряжению или мощности (прил.4).

На рис.3.10 изображена обобщенная структурная схема аналоговых датчиков напряжения и тока.

Рис.3.10. Структурная схема аналоговых датчиков напряжения и тока.

В состав аналогового датчика входят три части: вводная цепь ВЦ, потенциальный разделитель ПР и выходной усилитель Вых.У. Непосредственно датчиком является вводная цепь ВЦ – делитель напряжения или шунт. Эта цепь преобразует измеряемые напряжения или ток во входное напряжение постоянного тока U_ВХ.

Модулятор М превращает входное напряжение в переменный ток, который с демодулятором ДМ преобразуется вновь в постоянный. Потенциальный разделитель ПР гальванически разъединяет входной и выходные сигналы. Выходной усилитель формирует усиленный по напряжению и точности сигнал U_ВЫХ:

где К_ДН и К_ДТ – статические коэффициенты передачи датчика напряжения и тока.

В настоящее время в промышленности используются аналоговые датчика из серии УБСР АИ типов ДН — 2АИ и ДТ — 3АИ. Технические характеристики датчиков приведены в приложении 1.