Máy phát điện Tacho - loại, thiết bị và nguyên lý hoạt động

Từ "tachogenerator" xuất phát từ hai từ - từ tiếng Hy Lạp "tachos" có nghĩa là "nhanh" và từ "máy phát điện" trong tiếng Latinh. Tachogenerator là một vi máy đo điện biến thiên hoặc không đổi, được gắn trên trục của thiết bị và chuyển đổi giá trị hiện tại của tốc độ quay của trục thành tín hiệu điện, tham số mang thông tin về tần số quay.

Thông số này có thể được EMF được tạo ra hoặc giá trị tần số của tín hiệu. Tín hiệu đầu ra từ máy phát tốc có thể được đưa đến màn hình trực quan (ví dụ: màn hình hiển thị) hoặc đến thiết bị điều khiển tốc độ trục tự động mà máy phát tốc hoạt động trên đó.

Máy phát tacho có nhiều loại, tùy thuộc vào loại tín hiệu được tạo ra ở đầu ra: với điện áp xoay chiều hoặc tín hiệu dòng điện (máy phát tacho không đồng bộ hoặc đồng bộ) hoặc với tín hiệu không đổi.

máy phát điện một chiều

Máy phát điện một chiều là máy thu có kích thích bằng nam châm vĩnh cửu (phổ biến hơn) hoặc bằng cuộn dây kích thích (ít phổ biến hơn) nằm trên stato của nó. Emf đo được tạo ra trên cuộn dây rôto của máy phát tốc độ và hóa ra tỷ lệ thuận với tốc độ góc quay của rôto, trên thực tế là với tốc độ thay đổi của từ thông, theo chính xác với định luật cảm ứng điện từ.

Tín hiệu đầu ra — một điện áp có giá trị cũng tỷ lệ thuận với tốc độ góc quay của rôto — được lấy ra khỏi bộ thu thông qua các chổi than. Vì công việc liên quan đến bộ sưu tập và bàn chải, một thiết bị như vậy có thể bị mài mòn nhanh hơn so với máy phát điện xoay chiều. Vấn đề là trong quá trình hoạt động của nó, bộ thu chổi than tạo ra nhiễu xung trong tín hiệu đầu ra của bộ tạo tốc độ như vậy.

Bằng cách này hay cách khác, tín hiệu đầu ra của bộ tạo tốc độ DC là điện áp, điều này gây khó khăn cho việc chuyển đổi chính xác điện áp thành tốc độ, vì từ thông lệch từ phụ thuộc vào nhiệt độ của nam châm, vào điện trở tại điểm tiếp xúc của bàn chải với bộ thu (thay đổi theo thời gian), cuối cùng - từ quá trình khử từ của nam châm vĩnh cửu theo thời gian.

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, bộ tạo tốc độ DC thuận tiện cho dạng biểu diễn tín hiệu đầu ra, cũng như hiện tượng tự nhiên đảo ngược cực tính của tín hiệu này theo sự thay đổi hướng quay của trục.

Máy phát điện một chiều được đặc trưng bởi «hệ số biến đổi» St, biểu thị tỷ lệ của điện áp loại bỏ Uout với tần số quay Frot tương ứng với điện áp đã cho.Tham số này được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật cho máy phát điện và được đo bằng milivôn nhân với số vòng quay mỗi phút. Biết tham số này và điện áp đầu ra từ tachogenerator, bạn có thể tính tần số hiện tại bằng công thức:

Động cơ điện với máy phát điện tích hợp:

Máy phát điện xoay chiều không đồng bộ

Máy phát điện xoay chiều không đồng bộ có thiết kế tương tự cho động cơ lồng sóc không đồng bộ… Rôto ở đây được chế tạo dưới dạng một hình trụ rỗng (thường là đồng hoặc nhôm), và stato chứa hai cuộn dây nằm vuông góc với nhau. Một trong những cuộn dây stato là cuộn dây kích thích, thứ hai là cuộn dây đầu ra. Một dòng điện xoay chiều có biên độ và tần số nhất định được cung cấp cho cuộn dây kích thích và cuộn dây đầu ra được kết nối với thiết bị đo.

Khi rôto lồng sóc quay, nó định kỳ phá vỡ tính trực giao ban đầu của từ thông của hai cuộn dây, do hình ảnh của từ trường bị biến dạng, EMF được tạo ra định kỳ trong cuộn dây đầu ra. Nếu rôto đứng yên, thì từ thông của cuộn dây kích thích không bị biến dạng và không có EMF nào được tạo ra trong cuộn dây đầu ra. Ở đây, cường độ của EMF được tạo ra tỷ lệ thuận với tốc độ quay của trục.

Do dòng điện cung cấp cho cuộn dây trường có tần số riêng, khác với tốc độ quay của trục, nên máy phát điện như vậy được gọi là không đồng bộ. Trong số những thứ khác, thiết kế này cho phép đánh giá hướng quay của rôto theo pha của tín hiệu đầu ra — khi thay đổi hướng quay, pha sẽ bị đảo ngược.

Máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Máy phát điện đồng bộ là máy AC không chổi than.Từ hóa của rôto được tạo ra bởi một nam châm vĩnh cửu trong khi một hoặc nhiều cuộn dây có mặt trên stato. Trong trường hợp này, cả biên độ của tín hiệu đầu ra và tần số của nó sẽ tỷ lệ thuận với tốc độ quay của trục. Do đó, dữ liệu vận tốc có thể được đo bằng cả giá trị biên độ (dò tìm biên độ) và trực tiếp theo tần số (dò tìm tần số). Tuy nhiên, không thể xác định chiều quay từ tín hiệu đầu ra của bộ tạo tốc độ đồng bộ.

Rôto của máy phát điện xoay chiều đồng bộ có thể được chế tạo dưới dạng nam châm đa cực và cung cấp một số xung liên tiếp trong tín hiệu đầu ra cho một vòng quay của trục. Máy phát điện như vậy, cùng với máy phát điện không đồng bộ, có tuổi thọ cao hơn, vì chúng không có thiết bị thu gom chổi than dễ bị mài mòn cơ học.

phát hiện tần số

Do tần số đầu ra của máy phát điện đồng bộ không phụ thuộc vào nhiệt độ và các yếu tố khác nên các phép đo tần số với nó sẽ chính xác hơn. Cách tính rất đơn giản, chỉ cần biết số cặp cực p của rôto là:

Nhưng cũng có một sắc thái. Để độ chính xác của các phép tính đủ cao, cần phân bổ thời gian trong đó về mặt lý thuyết, tốc độ có thể thay đổi, điều đó có nghĩa là trong khi các xung đang được đếm, sai số đo sẽ tăng lên, điều này có hại.

Để giảm sai số đo lường, rôto được chế tạo đa cực để việc tính toán được thực hiện nhanh hơn, từ đó đáp ứng của hệ thống điều khiển cũng nhanh hơn. Đối với một cực, tần số được tính theo công thức sau:

trong đó N là số xung đọc được, T là chu kỳ đếm xung

Đối với bộ tạo tốc độ đồng bộ, biên độ của tín hiệu thay đổi tùy thuộc vào tốc độ, do đó, khi thiết kế bộ dò tần số đầu ra, điều quan trọng là phải tính đến toàn bộ phạm vi biên độ có thể có của điện áp đầu ra của bộ tạo tốc độ.

phát hiện biên độ

Với phương pháp xác định tần số theo biên độ thì mạch điện của bộ tách sóng sẽ đơn giản hơn nhưng ở đây cần phải tính đến ảnh hưởng của các yếu tố như: nhiệt độ, sự thay đổi của khe hở phi từ v.v. tần số, biên độ của tín hiệu đầu ra càng lớn, do đó mạch dò thường là bộ chỉnh lưu và Bộ lọc thông thấp, trong đó hệ số chuyển đổi được đo bằng mV * rpm cho phép bạn xác định tần suất bằng công thức sau:

Ngoài các loại máy phát điện truyền thống được thảo luận trong bài viết này, cảm biến xung cũng được sử dụng trong các công nghệ hiện đại. dựa trên bộ ghép quang, cảm biến hội trường v.v. Ưu điểm của máy phát điện tachogen là khi được ghép nối với máy dò, chúng không yêu cầu bất kỳ nguồn năng lượng bổ sung nào. Nhược điểm của máy phát điện kiểu máy truyền thống bao gồm độ nhạy kém ở tốc độ thấp và giới thiệu mô-men xoắn phanh.