Elektriese takhometer

Definisie en Tipes van Tachometers

Definisie

'n Tachometer is 'n toestel wat gebruik word om die draaispoed of hoekspoed van 'n masjien te meet waaraan dit gekoppel is. Sy werkings is gebaseer op die beginsel van relatiewe beweging tussen die magneetveld en die as van die gekoppelde toestel. Wanneer die as draai, veroorsaak hierdie relatiewe beweging 'n elektromotoriese krag (EMK) in 'n spoel wat binne die konstante magneetveld van 'n permanente magneet geplaas is. Die grootte van die geïnduseerde EMK is direk eweredig aan die draaispoed van die as, wat die meting van die masjienspoed moontlik maak.

Tipes van Tachometers

Tachometers kan in twee breë kategorieë verdeel word: meganies en elektries.

• Meganiese Tachometer: Hierdie tipe tachometer meet die as se spoed in omwentelings per minuut (RPM). Dit gee 'n direkte meganiese aanduiding van die draaispoed, dikwels deur 'n meganiese skakeling en 'n wyser op 'n gekalibreerde skynsel.

• Elektriese Tachometer: 'n Elektriese tachometer verander hoekspoed in 'n elektriese spanning. In vergelyking met meganiese tachometers bied elektriese tachometers verskeie voordele soos hoër akkuraatheid, maklikere integrasie met elektroniese beheersisteme, en die vermoë om spoedinligting oor langer afstande te oordra. As gevolg hiervan word hulle wyd gebruik vir die meting van die draaispoed van assen. Afhangende van die aard van die geïnduseerde spanning, kan elektriese tachometers verder verdeel word in twee subtipes:

• AC Tachometer Generator

• DC Tachometer Generator

DC Tachometer Generator

Die DC tachometer generator bestaan uit verskeie sleutelkomponente: 'n permanente magneet, 'n armatuur, 'n kommutator, borstels, 'n veranderlike weerstand, en 'n bewegende - spoel voltmetertjie. Om die spoed van 'n masjien te meet, word sy as gekoppel met die as van die DC tachometer generator.

Die werkprinsip van die DC tachometer generator is gebaseer op elektromagnetiese induksie. Wanneer 'n geslote - lus geleider binne 'n magneetveld beweeg, word 'n EMK in die geleider geïnduseer. Die grootte van die geïnduseerde EMK word bepaal deur twee faktore: die hoeveelheid magneetvloei wat met die geleider gekoppel is en die draaispoed van die as. Wanneer die as draai, beweeg die armatuur binne die magneetveld van die permanente magneet, wat 'n EMK genereer wat eweredig is aan die as se spoed. Hierdie geïnduseerde EMK word dan omgevorm na 'n DC spanning deur die kommutator en borstels, wat gemete kan word deur die bewegende - spoel voltmetertjie of verder verwerk deur elektroniese sirkels vir verskeie toepassings.

Werkings en Funksionering van DC Tachometer Generator

In 'n DC tachometer generator, roteer die armatuur binne die onveranderlike magneetveld van 'n permanente magneet. Wanneer die armatuur wentel, vind elektromagnetiese induksie plaas, wat 'n elektromotoriese krag (emk) in die spoel rondom dit induseer. Beduidend is dat die grootte van hierdie geïnduseerde emk direk eweredig is aan die draaispoed van die as waaraan die armatuur gekoppel is; hoe vinniger die as wentel, hoe groter die geïnduseerde emk.

Die kommutator, saam met die borstels, speel 'n kritieke rol in die generator se operasie. Dit transformeer die wisselstroom (AC) wat in die armatuurspoel gegenereer word, na reguitstroom (DC). Hierdie omskakeling is noodsaaklik omdat dit 'n meer eenvoudige en konsekwente meting van die elektriese sein moontlik maak. Die bewegende - spoel voltmetertjie word dan gebruik om die geïnduseerde emk te meet, wat 'n kwantifiseerbare uitset lewer wat ooreenstem met die as se draaispoed.

Opmerklik is dat die polariteit van die geïnduseerde spanning belangrike inligting dra. Dit bepaal die rigting van beweging van die as. Byvoorbeeld, 'n positiewe polariteit kan kloksgewyse rotasie dui, terwyl 'n negatiewe polariteit teenkloksgewyse rotasie kan dui. Om die voltmetertjie te beskerm en akkurate metings te verseker, word 'n weerstand in reeks met dit verbonden. Hierdie weerstand beperk die stroom van die potensiële hoë - stroom wat deur die armatuur gegenereer word, wat skade aan die meettoestel voorkom en die integriteit van die meetproses handhaaf.

Die emk geïnduseer in die DC tachometer generator kan uitgedruk word deur die volgende formule:

Waar, E – gegenereerde spanning
Φ – vloei per pool in Weber
P- aantal pools
N – spoed in omwentelings per minute
Z – die aantal geleiders in die armatuurspoel.
a – aantal parallelle pad in die armatuurspoel.

Voordelige en Nadelige van DC Tachometer Generator en Inleiding tot AC Tachometer Generator
Voordelige van die DC Tachometer Generator

Die DC tachometer generator bied verskeie noemenswaardige voordele, wat as volg uiteengesit word:

• Aanduiding van Asrotasierigting: Die polariteit van die geïnduseerde spannings dien as 'n duidelike aanduiding van die rigting van rotasie van die as. Hierdie kenmerk verskaf waardevolle inligting oor die rotadynamika van die masjien wat gemeet word, wat operators in staat stel om die stelsel effektiever te moniteer en beheer.

• Gebruik van Konvensionele Voltmetertjie: 'n Konvensionele DC-tipe voltmetertjie kan gebruik word om die geïnduseerde spanning te meet. Hierdie eenvoud in meetapparatuur verminder die kompleksiteit en koste geassosieer met die instelling van die meetstelsel, wat dit toeganklik en maklik maak om te gebruik vir 'n wye verskeidenheid toepassings.

Nadelige van die DC Tachometer Generator

Ten spyte van sy voordele het die DC tachometer generator ook sekere nadelige wat oorweeg moet word:

• Onderhoudsvereistes: Die kommutator en borstels, wat essensiële komponente is vir die omskakeling van die wisselstroom gegenereer in die armatuur na reguitstroom, vereis periodieke onderhoud. Oor tyd kan hierdie komponente slyt en versleet raak as gevolg van meganiese wrywing en elektriese bogen, wat lei tot verminderde prestasie en potensiële foute as dit nie behoorlik onderhou word nie.

• Uitvoer en Ingangsweerstand Probleme: Die uitvoerweerstand van die DC tachometer is tipies hoër in vergelyking met sy ingangsweerstand. In situasies waar 'n groot stroom in die armatuurgeleider geïnduseer word, kan dit lei tot distorsie van die konstante magneetveld van die permanente magneet. So 'n distorsie kan lei tot onakkuraatheid in die meting van die geïnduseerde emk en, gevolglik, foute in die bepaling van die draaispoed van die as.

AC Tachometer Generator

Die DC tachometer generator se afhanklikheid van kommutators en borstels gee aanleiding tot verskeie beperkings. Om hierdie probleme aan te spreek, is die AC tachometer generator ontwikkel. 'n AC tachometer generator het 'n statiese armatuur en 'n roterende magneetveld. Hierdie ontwerp elimineer die behoefte aan kommutators en borstels, en oorkom daardeur baie van die onderhouds- en prestasieprobleme geassosieer met DC tachometers.

Wanneer die roterende magneetveld interakteer met die statiese spoel van die stator, word 'n elektromotoriese krag (EMK) geïnduseer. Both die amplitudo en frekwensie van die geïnduseerde emk is direk verwant aan die spoed van die as. Hierdie verhouding maak die meting van hoekspoed moontlik deur of die amplitudo of die frekwensie van die geïnduseerde elektriese sein te analiseer.

Die volgende sirkel word gebruik om die spoed van die rotor te meet deur die amplitudo van die geïnduseerde spanning te fokus. Eerstens word die geïnduseerde spannings geregteer om hulle van wisselstroom na reguitstroom om te skakel. Vervolgens word die geregteerde spannings deur 'n kondensatorfilter gestuur, wat doeltreffend die rimpels in die geregteerde spanning-golfvorm gladmaak, wat 'n meer stabiele en akkurate meting van die geïnduseerde spanning amplitudo gerelateerd aan die as se draaispoed verskaf.

Drag Cup Rotor AC Generator
Die drag cup type A.C tachometer word in die figuur hieronder getoon.

• Struktuur en Karakteristieke van AC Tachometer Generator
  Die stator van die AC tachometer generator is toegerus met twee onderskeidelike windings: die verwysing winding en die kwadratuur winding. Hierdie windings is op 'n 90 - grade hoek ten opsigte van mekaar geposisioneer, wat 'n kruispunt van die generator se ontwerp vir akkurate werking is. Die rotor van die tachometer is gemaak van 'n dun aluminium kop en is geplaas binne die veldstruktur.
  Gebou van 'n hoog inductiewe materiaal, het die rotor lae tragheid, wat dit in staat stel om vinnig te reageer op veranderinge in draaispoed. 'n Elektriese invoer word aan die verwysing winding gegee, terwyl die uitvoersein van die kwadratuur winding opgeneem word. Wanneer die rotor binne die magneetveld wentel, induseer dit 'n spanning in die senser (kwadratuur) winding. Die grootte van hierdie geïnduseerde spanning is direk eweredig aan die draaispoed van die rotor, wat 'n betroubare meganismus vestig vir die meting van hoekspoed.
  Voordelige
  Ripple - Free Uitset: Die drag cup tachogenerator is bekend vir die produsering van 'n uitsetspanning wat vry is van rippels. Hierdie gladde uitset verseker meer akkurate en konsekwente spoedmetings, wat dit goed geskik maak vir toepassings waar presiese spoedmonitering noodsaaklik is.
  Kosteeffektief: 'n Ander beduidende voordeel is sy relatief lae koste. Hierdie betaamlikheid maak die drag cup tachogenerator 'n aantreklike opsie vir 'n wye verskeidenheid toepassings, veral waar kosteeffektiwiteit 'n prioriteit is sonder om basisfunksionaliteit te offer.
  Nadeel
  Echter, die drag cup tachogenerator het 'n noemenswaardige beperking. Wanneer die rotor by hoë spoede wentel, ontstaan 'n nielineêre verhouding tussen die uitsetspanning en die insetspoed. Hierdie nielineêrheid kan lei tot onakkuraatheid in spoedmeting as dit nie behoorlik in ag geneem word nie, wat potensieel die generator se gebruik in scenarios wat hoë spoed en hoogs presiese rotasiespoedmetings benodig, beperk.