Синхронные тахогенераторы

Синхронный тахогенератор, показанный на рис. 3.46, состоит из двух микромашин, которые обеспечивают дистанционное измерение угловой скорости.

Рис. 3.46 Синхронный тахогенератор

При вращении ротора первой микромашины в статоре её индуцируется трехфазная ЭДС с частотой в три раза больше, чем измеряемая угловая скорость, так как р = 3, где р – число пар полюсов.

При протекании трехфазного переменного тока с тройной частотой в статоре второй машины, в ней возникает вращающееся магнитное поле с частотой вращения 3 . В беличьей клетке ротора второй микромашины индуцируется ЭДС, в ней протекают токи Фуко, создающие электромагнитный момент, вызывающий разгон ротора до подсинхронной скорости. Наличие постоянных магнитов на роторе позволяет раскрутиться ротору второй микромашины до синхронной скорости, т.е. ротор будет вращаться с частотой поля статора этой микромашины и, соответственно, поля статора первой микромашины.

Ротор второй микромашины вращается свободно и необходим для уменьшения магнитного сопротивления магнитному потоку для создания необходимой индукции. В зазоре второй микромашины, где находится алюминиевый стакан, связанный с измерительной системой. Магнитные силовые линии поля в зазоре второй микромашины, пересекая стакан, индуцируют в нем ЭДС, ток и соответствующий электромагнитный момент. Вращающий момент стакана уравновешивается моментом сопротивления спиральной пружины измерительной системы. В момент равновесия этих моментов стрелка измерительного прибора придет в состояние покоя. Наблюдатель может снять визуально отсчет по шкале прибора.

Возможные варианты реализации синхронного тахогенератора.

Синхронные тахогенераторы типа ТЭ с вторичным стрелочным измерительным прибором Ц1600/К. К одному датчику может быть подключено до трех вторичных приборов через соединительную коробку. Скорость вращения измеряется в следующих пределах: 20 ÷ 100 об/мин – ТЭ-1; 20 ÷ 1500 об/мин – ТЭ-2; 20 ÷ 2500 об/мин – ТЭ-2,5; 20 ÷ 5000 об/мин – ТЭ-5. Приведенная погрешность измерения – 1,5%.

Тахометры типа К1803 с вторичным прибором М1850 или И1619. Диапазон измеряемых скоростей вращения: 0 ÷ 100,0 ÷ 200,0 ÷ 300 и т.д. до 0 ÷ 4000 об/мин. Приведенная погрешность 1%.

Синхронные трехфазные тахогенераторы типа ДТЭ и ДТК с магнитоиндукционными вторичными приборами типа ИСТ-1, ИСТ-4. Номинальная скорость вращения 6000 об/мин.

Синхронные однофазные тахогенераторы с одной парой полюсов на роторе типа СГ-0,24, СГ-0,25 имеют диапазон измеряемых скоростей вращения соответственно 0 ÷ 1500, 0 ÷ 3000 об/мин.

Частотные датчики скорости вращения

Принцип действия частотных датчиков скорости вращения состоит в преобразовании скорости вращения в частоту. Выходной сигнал может быть представлен в виде последовательности коротких импульсов. Частотные датчики можно разделить на генераторные, модуляционные, оптические и емкостные. Генераторные датчики используют индукционный принцип. Индуктор (ротор) может быть выполнен в виде постоянного магнита, ферромагнитного стержня или шестеренки. Импульсы индукционных датчиков возникают под влиянием пульсирующего или переменного магнитного потока.

У оптических (фото-импульсных) датчиков импульсы создаются при помощи дисков с отверстиями или прорезями. Диски перекрывают постоянный источник света. В основе работы емкостно-частотного датчика скорости вращения лежит изменение емкости между электродом и зубцом зубчатого колеса. Электрическое поле в зазоре создается генератором высокой частоты (1 ÷ 2) МГц. Выходной сигнал, проходящий через емкость между зубчатым колесом, становится импульсно-модулированным. Зубчатое колесо выполняется из любого проводящего материала. Зазор между зубцами колеса и электродом должен быть минимальным.

Преимущество частотных датчиков заключается в отсутствии погрешностей при преобразовании скорости вращения в частоту и передачи сигнала на большие расстояния, отсутствии нагрузки исследуемого вала, отсутствии запаздывания.

Преобразователи частотных сигналов, поступающих от индукционных, фотоэлектрических или емкостных датчиков, могут содержать следующие узлы: электронный усилитель для формирования сигнала с постоянной амплитудой, преобразователь частота – ток, (0 ÷ 5) мА, генератор опорной частоты и источник питания.

Электронный тахометр 7ТЭ предназначен для дистанционного измерения частоты вращения с индикацией результатов измерения на пятиразрядном цифровом индикаторе. Диапазон измерения скорости вращения от 2 до 90000 об/мин разбит на 11 поддиапазонов. Приведенная погрешность 0,02%, температура окружающей среды 10...60ºС.

Комплекс тахометрических преобразователей «Турбина» служит для измерения частоты вращения и преобразования ее в унифицированный сигнал ГСП (0-5) мА с относительной погрешностью 0,5%.

Для бесконтактного измерения частоты вращения в гироскопических устройствах и других приборах, где нельзя нагружать вращающиеся узлы, широко применяется стробоскопический метод.