- •В.1 Загальні вимоги та методологія математичного опису елементів
- •Розділ 1 перетворювальні пристрої електроприводів
- •Тема 1.1 електромашинні перетворювачі напруги
- •Генератор постійного струму
- •Емп поперечного поля
- •Тема 1.2 напівпровідникові перетворювачі напруги
- •1.2.1 Тиристорні перетворювачі постійного струму (керовнані випрямлячі)
- •1.2.1.1 Нереверсивні тиристорні перетворювачі напруги
- •1.2.1.2 Реверсивні тиристорні перетворювачі напруги
- •1.2.2 Широтно-імпульсні перетворювачі
- •Додатковий матеріал для поглибленого вивчення теми «Широтно – імпульсні перетворювачі постійного струму» д.1 імпульсні перетворювачі напруги
- •Д.1.1 Нереверсивні імпульсні перетворювачі постійної напруги на повністю керованих вентилях
- •Д.1.2 Реверсивні імпульсні перетворювачі постійної напруги
- •1.2.3. Тиристорні регулятори напруги змінного струму
- •Тема 1.3 напівпровідникові перетворювачі частоти
- •1.3.1 Пч з проміжною ланкою постійного стуму
- •1.3.2 Перетворювачі частоти з шім
- •1.3.3 Перетворювачі частоти з безпосереднім зв’язком з мережею (пчбз)
- •Додатковий матеріал для самостійного та поглибленого вивчення теми «Напівпровідникові перетворювачі частоти» д.2 Перетворювачі частоти
- •Д.2.1 Тиристорні перетворювачі частоти з безпосереднім зв’язком
- •Д.2.2 Перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму
- •Д.2.3 Автономні інвертори напруги на повністю керованих вентилях
- •Д.2.4 Автономні інвертори напруги на одноопераційних тиристорах
- •Д.2.5 Автономні інвертори струму
- •Тема 1.4 джерела стабілізованого струму
- •1.4.1 Індуктивно-ємнісний перетворювач
- •1.4.2 Джерело струму на основі керованого перетворювача напруги
- •Розділ 2 керуючі пристрої на аналогових інтегральних мікросхемах
- •Тема 2.1 керуючі пристрої на основі лінійних схем операційних підсилювачів
- •2.1.1 Лінійні частотно-незалежні схеми оп
- •2.1.2 Лінійні частотно-залежні схеми оп
- •2.1.2.1 Функціональні регулятори
- •2.1.2.2 Електричні фільтри
- •Тема 2.2 керуючі пристрої на основі нелінійних схем операційних підсилювачів
- •2.2.1 Аналогові компаратори
- •2.2.2 Нелінійні функціональні перетворювачі
- •Розділ 3 елементи логічних та цифрових керуючих пристроїв
- •Тема 3.1 елементи логічних керуючих пристроїв
- •Тема 1.1 12
- •3.1.2 Логічні функції однієї і двох змінних
- •3.1.3 Функціонально повні системи логічних функцій
- •Тема 3.2 елементи цифрових систем керування електроприводами
- •3.2.1 Тригери
- •3.2.2 Лічильники
- •3.2.3 Регістри
- •3.2.4 Суматори
- •3.2.5 Перетворювачі кодів
- •3.2.6 Комутатори (мультиплексори)
- •3.2.7 Цифрові компаратори
- •3.3 Цифро - аналогові перетворювачі
- •Додатковий матеріал для поглибленого вивчення теми «Елементи цифрових систем керування електроприводами» д.3 Запам’ятовуючі пристрої
- •Розділ 4 датчики автоматизованих електромеханічних систем
- •4.1 Призначення і основні параметри датчиків
- •4.2 Опис принципів дії основних датчиків і реле
- •4.2.1 Резистивні датчики
- •4.2.2 Датчики сили і моменту
- •4.2.3 Датчики температури
- •4.2.4 Індуктивні датчики
- •4.3 Датчики кута і розузгодження на обертових трансформаторах і сельсинах
- •4.3.1 Поворотні (обертові) трансформатори
- •4.3.2 Сельсини
- •4.4 Тахогенератори
- •4.4.1 Тахогенератор постійного струму
- •4.4.2 Асинхронний тахогенератор
- •4.5 Аналого ‑ цифрові перетворювачі
- •4.5.1 Ацп з просторовим кодуванням
- •4.5.2 Число-імпульсні ацп
- •4.5.3 Ацп із зрівноважуванням
- •Висновок
- •Література
- •1. Основна література
- •2. Додаткова література
- •3. Методична література
4.4.2 Асинхронний тахогенератор
Асинхронний тахогенератор широко застосовується в системах автоматики і лічильно-вирішальних пристроях. Конструкція такого тахогенератора аналогічна виконавчому двофазному асинхронному двигуну з порожнистим ротором, принципова електрична схема якого наведена на рис. 4.4.2.
Рис. 4.4.2
До обмотки cтатopa підводиться незмінна по амплітуді і частоті напруга збудження . Друга обмотка статора є генераторною і з її затискачів знімається вихідний сигнал .
У загальному випадку генераторна обмотка замкнута на зовнішній опір навантаження . При нерухомому роторі магнітний потік, створений МРС обмотки пронизує ротор і наводить у ньому трансформаторну ЕРС . Тому що ротор короткозамкнений, у ньому тече струм і створюється магнітний потік, що має напрямок, протилежний потоку обмотки . Отже, по осі обмотки тахогенератора встановлюється результуючий магнітний потік , пульсуючий із частотою напруги збудження. При цьому ЕРС у генераторній обмотці дорівнює нулю тому, що вектор магнітного потоку перпендикулярний осі цієї обмотки.
При обертанні ротора тахогенератора зі швидкістю , через симетрію ротора тахогенератора, процес наведення трансформаторної ЕРС не зміниться. По осі обмотки діє пульсуючий потік . Ротор обертається в полі цього потоку і у ньому наводиться ЕРС обертання , величина якої визначається за формулою:
, (4.4.4)
де К ‑ конструктивний коефіцієнт.
З (4.4.4) видно, що при ЕРС є лінійною функцією швидкості ротора і пульсує із частотою f напруги збудження. Під дією ЕРС обертання в порожньому роторі тече струм і створюється магнітний потік , спрямований по осі генераторної обмотки . Оскільки величина струму пропорційна ЕРС , то створений цим струмом магнітний потік по величині прямо пропорційний швидкості обертання ротора . Частота пульсації співпадає із частотою ЕРС и напруги збудження. Магнітний потік індукує у генераторній обмотці статора трансформаторну ЕРС , що діюче значення якої визначається рівнянням
, (4.4.5)
де ‑ число витків генераторної обмотки; ‑ обмотувальний коефіцієнт генераторної обмотки.
Частота вихідної ЕРС збігається із частотою потоку і напруги збудження і не залежить від швидкості обертання ротора . Це дозволяє застосовувати асинхронні тахогенератори в системах, що працюють при постійній частоті.
Оскільки величина прямо пропорційна швидкості обертання ротора , вираз (4.4.5) перетвориться:
, (4.4.6)
де ; ‑ коефіцієнт, що залежить від конструктивних параметрів і напруги збудження тахогенератора.
З виразу (4.4.6) випливає, що вихідна ЕРС тахогенератора прямо пропорційна швидкості обертання ротора тахогенератора. При прийнятому допущенні про незмінність величини потоку від швидкості залежність є лінійною.
У дійсності вихідна характеристика асинхронного тахогенератора відхиляється від лінійної залежності, тому що магнітний потік трохи зменшується при збільшенні швидкості обертання ротора . Це пояснюється тим, що під дією потоку в обертовому роторі наводиться додаткова ЕРС обертання . Тому що величина потоку пропорційна швидкості обертання ротора, то величина пропорційна вже квадрату швидкості . Отже, створений нею струм і магнітний потік буде нелінійно зменшувати потік при збільшенні швидкості обертання.
При навантаженні, коли тахогенератор включений на зовнішній опір , вихідна напруга визначається формулою:
(4.4.7)
Враховуючи, що асинхронний тахогенератор у більшості практичних випадків працює при великих опорах навантаження, то аналіз його роботи можна вести як для режиму холостого ходу і рівняння вихідної характеристики прийме вигляд:
(4.4.8)
Ця залежність показана на рис. 4.4.3.
Рис. 4.4.3
У системах високої точності необхідно враховувати наявність фазової похибки асинхронних тахогенераторів, яка являє собою відхилення фази генераторної обмотки від її номінального значення при зміні швидкості, температури, напруги і частоти мережі. Зниження похибки асинхронних тахогенераторів забезпечується за рахунок стабілізації напруги і частоти збудження, вмикання в кола wЗ i wГ компенсаційних терморезисторів, зменшення струму навантаження. Слід мати на увазі, що найменша амплітудна похибка спостерігається при ємнісному навантаженні, а найменша фазова похибка - при індуктивному.
Для зменшення нелінійності характеристики тахогенератор вибирають із діапазоном швидкостей .
Динамічні властивості асинхронного тахогенератора відповідають характеристикам аперіодичної ланки першого порядку.
Повна амплітудна похибка асинхронних тахогенераторів при максимальній швидкості лежить у межах від часток до одиниць процентів. Коефіцієнт передачі становить 1...10 мВ/об/хв. Значення залишкової ЕРС (при нерухомому роторі) звичайно не перевищує 0,1% максимального значення вихідної напруги.