Тахогенераторы постоянного тока

Тахогенераторами называют электрические микромашины, работающие в генераторном режиме и служащие для преобразования скорости вращения в пропорциональный электрический сигнал (напряжение).

При этом пропорциональность преобразования определяется видом выходной характеристики тахогенератора, т. е. зависимостью выходной величины — напряжения ?/вых [В| в выходной обмотке — от входной — скорости вращения вала тахогенератора п [об/мин | или угловой скорости вращения со [рад/с |.

Тахогенераторы находят широкое применение в РЭС в качестве датчиков скорости, элементов обратных связей как устройств для решения задач дифференцирования функций.

Тахогенераторы постоянного тока по принципу действия и конструктивному оформлению являются коллекторными машинами постоянного тока, работающими в генераторном режиме. Они могут возбуждаться либо электромагнитным путем, либо от постоянных магнитов. Причем тахогенераторы с постоянными магнитами имеют существенное достоинство, состоящее в том, что они не нуждаются в источнике питания.

Согласно уравнению (1.2) при постоянном магнитном потоке Ф можно записать

4=с>ф=с>ф=с;ф^, (1.23)

dt

где со — угловая скорость вращения якоря; (3 — угол поворота якоря тахогенератора.

Уравнение (1.23) показывает, что тахогенератор можно использовать для электрического дифференцирования, если входную функцию задавать в виде угла поворота ротора, и оно является уравнением выходной характеристики тахогенератора постоянного тока при холостом ходе, т. е. при разомкнутой цепи якоря. Эта линейная зависимость (рис. 1.20) и является статической характеристикой тахогенератора.

При подключении на зажимы обмотки якоря прибора или устройства с конечной величиной входного сопротивления и при Ф = const выходное напряжение будет меньше ЭДС якоря на величину падения напряжения в цепи якоря

Urr — Еа — IaRa, (1.24)

Выходная (статическая) характеристика тахогенератора постоянного тока

Рис. 1.20. Выходная (статическая) характеристика тахогенератора постоянного тока

где Ra суммарное сопротивление цепи якоря, включая и переходное сопротивление щеточного контакта.

В этом случае наклон характеристики будет различным для двух значений сопротивлений нагрузки RH > Rh2 (рис. 1.20). Для уменьшения падения напряжения в якоре IaRa в тахогене-раторах применяются металлические щетки с серебряными напайками в местах прикосновения к коллектору.

Кроме того, для повышения линейности характеристики тахо-генераторы нагружают на возможно большее внешнее сопротивление.

Погрешность различных типов тахогенераторов постоянного тока составляет от 0,05 до 4%.

Динамические свойства тахогенераторов. Как было нами установлено, тахогенератор постоянного тока — это устройство, выходная величина которого (выходное напряжение итг) является производной по времени от входной величины, если за последнюю принят угол поворота вала р.

Таким образом, если входным параметром является угол поворота вала, то тахогенератор представляет собой инерционное (реальное) дифференцирующее звено, уравнение динамики которого имеет вид

к <4- | и _ кк

К + К Ш К + К &

и Н с/ п

  • (1.25)
  • (1.26)

где Т= Ьа/(Яа + Ян) — постоянная времени якорной цепи; кТ1 = кЯн/(Яа + Яп) — коэффициент передачи тахогенератора при нагрузке.

Передаточная функция определяется выражением

КМ = иа/(р)/т = кпРА Тр + 1). (1.27)

Часто к тахогенератору предъявляют требование минимальной постоянной времени. Если Г» 0, то уравнение электрического равновесия тахогенератора

«,Т = е„ = СеФ« = С;Ф<й= С'Ф^- (1.28)

ш

В операторной форме записи это уравнение примет вид

(/тг(р)=с;Ф/7р07), (1.29)

из которого определяем передаточную функцию тахогенератора

Ктг(р) =

итг(р)

М

(1.30)

ИЛИ

К{р) = ктгр, (1.31)

где &ТГ = С'еФ — статический коэффициент усиления тахогенератора по напряжению.

Из передаточной функции (1.31) следует, что тахогенератор представляется идеальным дифференцирующим звеном. Если входная величина тахогенератора — угловая скорость вращения со(р), то

КГГ(Р) =

УТГ(Р)

СО (р)

Цгг(р)_С'еФ#<р) ,

рШ Рт

(1.32)

В этом случае тахогенератор является пропорциональным динамическим звеном.

Основные технические данные типовых тахогенераторов постоянного тока приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Основные технические данные тахогенераторов постоянного тока серий СЛ, ТГ, ТГП

Тип тахогенератора

Удельная ЗДС, В/(об/с)

Удельная мощность,

Вт/(об/с)

Сопротивление обмотки якоря, Ом

Максимальный ток нагрузки, А

Максимальная частота вращения, об/мин

Максимальный вращающий момент на холостом ходу, Н-см

Момент инерции якоря, кг-м2

Номинальное напряжение возбуждения, В

Номинальный ток возбуждения, А

Сопротивление обмотки возбуждения, Ом

Статический момент сопротивления возбужденной машины, Н-см

СЛ-121

1,1

0,0075

170

0,1

3500

1,4

0,5

110

0,05

970

0,35

СЛ-161

1,2

0,0085

170

0,1

3500

2,1

0,53

110

0,05

1770

0,38

СЛ-221

1,5

0,013

117

0,2

3700

1,1

1,4

110

0,05

1750

0,7

СЛ-261

1,5

0,044

51

0,2

3600

1,2

2,0

110

0,08

1400

0,7

ТГ-1

0,42

0,01

1100

27

0,3

3,0

ТГ-2

1,27

0,02

2400

27

0,3

3,0

ТГ-3

1,0

0,1

4000

27

0,3

2,5

ТГП-1

0,42

0,1

7000

0,5

тд-101

1,4

0,02

330

0,1

1500

0,7

0,63

110

0,065

1650

0,5

ТД-102

3,3

0,028

330

0,1

1500

0,7

0,63

110

0,065

1710

0,5

ТД-103

6,6

0,041

660

0,1

1500

0,8

2,0

110

0,06

1740

0,5

ТД-103-ПМ

6,0

0,051

700

0,1

1000

1,0

2,0

0,7

ТД-201

7,7

0,077

780

0,2

1000

1,2

2,4

110

0,10

1090

0,8

Окончание табл. 1.2

Тип тахогенератора

Удельная ЭДС, В/(об/с)

Удельная мощность,

Вт/(об/с)

Сопротивление обмотки якоря, Ом

Максимальный

ток нагрузки, А

Максимальная частота

вращения, об/мин

Максимальный вращающий

момент на холостом ходу, Н ем

Момент инерции якоря, кг-м2

Номинальное напряжение

возбуждения, В

Номинальный ток

возбуждения, А

Сопротивление обмотки

возбуждения, Ом

Статический момент

сопротивления

возбужденной машины, Н ем

ТД-201-ПМ

14,4

0,288

750

0,2

1000

1,2

5,75

1,2

ТД-110

3,0

0,15

3000

3,0

0,7

ТД-121

0,72

0,0045

0,037

4500

3,0

6

ТД-263

1,08

0,002

0,12

3600

3,0

24

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >