Асинхронний тахогенератор

 

Асинхронний тахогенератор широко застосовується в системах автоматики і лічильно-вирішальних пристроях. Конструкція такого тахогенератора аналогічна виконавчому двофазному асинхронному двигуну з порожнім ротором, принципова електрична схема якого наведена на рис. 9.2.

Рис. 9.2

 

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 по формулі

, (9.10)

де К - конструктивний коефіцієнт.

З (9.10) 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

 

, (9.11)

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 (9.11) перетвориться:

, (9.12)

де ;

- коефіцієнт, що залежить від конструктивних параметрів і напруги збудження тахогенератора.

З виразу (9.12) 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:

(9.13)

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 (9.14)

 

(9.14)

Ця залежність показана на рис. 9.3. Для зменшення нелінійності характеристики тахогенератор вибирають із діапазоном швидкостей .

Рис. 9.3