Elektriline taasmeeter

Tahhometrite määratlus ja tüübid

Määratlus

Tahhometr on seade, mis kasutatakse masina pöördetundide või nurga kiiruse mõõtmiseks, millega see on ühendatud. Selle toimimine põhineb magneettväli ja ühendatud seadme telje suhtelisel liikumisel. Kui telg pöörleb, tekitab see suhteline liikumine elektromootorset jõudlust (EMF) spoolis, mis asub püsiva magneeti konstantse magneettvälja sees. Indutseeritud EMF suurus on otsepropordioneelne telje pöördetundidega, mis võimaldab masina kiiruse mõõtmist.

Tahhometrite tüübid

Tahhometreid saab laialdaselt jagada kahte kategooriat: mehaanilisi ja elektrilisi.

• Mehaaniline tahhometr: See tüüp tahhometrit mõõdab telje kiirust ringpöörete minutilise arvu (RPM) järgi. See annab otsemehaanilise näitaja pöördetundide kohta, tavaliselt mehaanilise ühenduse ja viituri kaudu kalibreeritud skaalal.

• Elektriline tahhometr: Elektriline tahhometr teisendab nurka kiirusena elektrilise pingeväärtuseks. Võrreldes mehaaniliste tahhometritega, pakuvad elektrilised tahhometrid mitmeid eeliseid, nagu suurem täpsus, lihtsam integreerimine elektroniliste juhtimissüsteemidega ja võime edastada kiiruse infot pikemate vahemike kaudu. Seetõttu on need laialdaselt kasutusel masinate teljede pöördetundide mõõtmiseks. Indutseeritud voltagi olemusest sõltuvalt saab elektrilisi tahhometreid jagada kahe alamtüübi:

• Vahelduvströömiga tahhometrigeneraator

• Pideva ströömi tahhometrigeneraator

Pideva ströömi tahhometrigeneraator

Pideva ströömi tahhometrigeneraator koosneb mitmest olulisest komponendist: püsivmagneet, armatuur, kommutor, pensid, muutuv vastus ja liiguv - spooli voltmeter. Masina kiiruse mõõtmiseks on selle telg ühendatud pideva ströömi tahhometrigeneraatori teljega.

Pideva ströömi tahhometrigeneraatori tööpõhimõte põhineb elektromagnetilisel induktsioonil. Kui suletud joontäisjoon liigub magneettväljas, indukeeritakse joones EMF. Indutseeritud EMF suurus määratakse kahe teguri poolt: joonega sidunud magneettvoo hulgaga ja telje pöördetundidega. Kui telg pöörleb, liigub pideva ströömi tahhometrigeneraatori armatuur püsivmagneedi magneettväljas, tekitades EMF, mis on otsepropordioneelne telje kiirusega. See indukeeritud EMF teisendatakse pidevaks voltagiks kommutori ja penside poolt, mida saab mõõta liiguv - spooli voltmetri või edasi töödelda erinevatel rakendustel elektroniliste tsirkuitide kaudu.

Pideva ströömi tahhometrigeneraatori töö ja funktsioneerimine

Pidevas ströömis tahhometrigeneraatoris pöörleb armatuur püsivmagneedi muutumatul magneettväljal. Kui armatuur pöörleb, toimub elektromagnetiline induktsioon, indukeerides elektromootorse jõudluse (emf) spoolides, mis on selle ümber kehitatud. Oluliselt on selle indukeeritud emf suurus otsepropordioneelne telje pöördetundidega, millele armatuur on ühendatud; mida kiiremini telg pöörleb, seda suurem on indukeeritud emf.

Kommutor koos pensidega mängib generaatori töös olulist rolli. See teisendab armatuurispooli genereeritud vahelduvströömi (AC) pidevaks ströömi (DC). See teisendamine on oluline, sest see võimaldab lihtsamat ja järjepidevat elektrilist signaali mõõtmist. Liiguv - spooli voltmeter kasutatakse siis indukeeritud emf mõõtmiseks, andes kvantifitseeritava väljund, mis vastab telje pöördetundidele.

Märkimisväärne on indukeeritud voltagi polaarsus, mis sisaldab olulist infot. See määrab telje liikumisuuna. Näiteks võib positiivne polaarne tähistada päripäeva pööret, samas kui negatiivne polaarne võib tähistada vastupäeva pööret. Volmetri kaitseks ja täpsete mõõtmiste tagamiseks on sellega sariehituses ühendatud vastus. See vastus piirab potentsiaalselt suurt ströömi, mida armatuur genereerib, kaitstes mõõtmisseadet ja säilitades mõõtmisprotsessi puhtsuse.

Pideva ströömi tahhometrigeneraatoris indukeeritud emf saab väljendada järgmise valemiga:

Kus, E – genereeritud voltagi
Φ – magneettvoo pooli Weberites
P- poolide arv
N – kiirus ringpöörete minutilise arvuna
Z – joonte arv armatuurispoolis.
a – paralleelseid teevoogi armatuurispoolis.

Pideva ströömi tahhometrigeneraatori eelised ja puudused ning vahelduvströömi tahhometrigeneraatori tutvustus
Pideva ströömi tahhometrigeneraatori eelised

Pidevas ströömis tahhometrigeneraator pakub mitmeid märkimisväärseid eeliseid, mida järgmisteks kirjeldatakse:

• Telje pööretasuunade näitamine: Indukeeritud voltagi polaarsus on selge näitaja telje pööretasuunale. See omadus pakub väärtuslikku infot masina pööretandmete kohta, võimaldades operaatoritel süsteemi paremini jälgida ja kontrollida.

• Tavalise voltmetri kasutamine: Tavalist DC-tüübilist voltmetri saab kasutada indukeeritud voltagi mõõtmiseks. See mõõtmise varustuse lihtsus vähendab kompleksust ja kulutusi, mis on seotud mõõtmisüsteemi paigaldamisega, muutes selle ligipääsetavaks ja lihtsalt kasutatavaks laiale valikule rakendusi.

Pideva ströömi tahhometrigeneraatori puudused

Hoolimata eelistest, on pideva ströömi tahhometrigeneraatoril ka mõned puudused, mida tuleb arvesse võtta:

• Hoidmise nõuded: Kommutor ja pensid, mis on olulised komponendid vahelduvströömi, mida armatuur genereerib, teisendamiseks pidevaks ströömi, vajavad perioodilist hooldust. Aja jooksul võivad need komponendid kannatada nõelde ja purunevat elektriarkea tõttu, mis võib vähendada nende toimimist ja põhjustada probleeme, kui neid ei hooldata sobivalt.

• Väljund- ja sisendvastuse probleemid: Pideva ströömi tahhometrigeneraatori väljundvastus on tavaliselt suurem kui selle sisendvastus. Olukordades, kus armatuurijoontes genereeritakse suur strööm, võib see põhjustada püsivmagneeti konstantse magneettvälja distorsiooni. Selline distorsioon võib põhjustada ebakindlusi indukeeritud emfi mõõtmises ja seega veidraid vigu telje pöördetundide määramisel.

Vahelduvströömi tahhometrigeneraator

Pideva ströömi tahhometrigeneraatori sõltuvus kommutoritest ja pentidest toob kaasa mitmeid piiranguid. Nende probleemide lahendamiseks arestiti vahelduvströömi tahhometrigeneraator. Vahelduvströömi tahhometrigeneraatoril on staatiline armatuur ja pöördlev magneettväli. See disain eemaldab vajaduse kommutorite ja pentide järele, lõdvendades palju hoolduse ja toimimisega seotud probleeme, mis on pidevate ströömitega tahhometritega seotud.

Kui pöördlev magneettväli suhtleb staatiliste spoolidega statoris, indukeeritakse elektromootorse jõudluse (EMF). Mõlemad indukeeritud emfi amplituud ja sagedus on otse seotud telje kiirusega. See suhe võimaldab mõõta nurga kiirust, analüüsides enten indukeeritud elektrilise signaali amplituudi või sagedust.

Järgmine tsirkuit kasutatakse rotorikiiruse mõõtmiseks, keskendudes indukeeritud voltagi amplituudile. Esmapilgul tehakse indukeeritud voltagid tasakaalustatud, et teisendada need vahelduvströömist pidevaks ströömi. Seejärel edastatakse tasakaalustatud voltagid kondensaatorifilteri kaudu, mis efektiivselt siledab tasakaalustatud voltagi lainekuju, pakkudes stabiilsemat ja täpsemat indukeeritud voltagi amplituudi mõõtmist, mis on seotud telje pöördetundidega.

Drag cup rotoriga AC-generaator
Allpool on näidatud drag cup tüübilise AC-tahhometri skeem.

• Vahelduvströömi tahhometrigeneraatori struktuur ja omadused
  Vahelduvströömi tahhometrigeneraatori statoril on kaks erinevat spooli: referentsspool ja ortogonaalne spool. Need spoolid on paigutatud 90 kraadi nurgal üksteise suhtes, mis on oluline osa generaatori täpsest toimimisest. Tahhometri rotor on valmistatud õhukesest aluminiumpüssist ja asub väljakustruktuuri sees.
  Rotor on ehitatud väga induktiivsest materjalist, mis annab tal madala inertsi, võimaldades sellele kiiresti reageerida pöördetundide muutustele. Elektriline sisend on antud referentsspooli, samas kui väljundsignaal võetakse ortogonaalsest spoolist. Kui rotor pöörleb magneettväljas, indukeeritakse spooli (ortogonaalne) spooli sees voltagi. Selle indukeeritud voltagi suurus on otsepropordioneelne rotorikiirusega, luues usaldusväärse mehhanismi nurga kiiruse mõõtmiseks.
  Eelised
  Laineta väljund: Drag cup tahhometrigeneraator on märgatav oma laineta väljundvoltagi poolest. See siled väljund tagab täpsemad ja regulaarsed kiiruse mõõtmised, mis teeb selle sobivaks rakendusteks, kus täpne kiiruse jälgimine on kriitiline.
  Eelarvevõimeline: Teine oluline eelis on selle suhteliselt madal hind. See odavus teeb drag cup tahhometrigeneraatorist atraktiivse valiku laiale valikule rakendusi, eriti neile, kus eelarvevõimelisus on prioriteet ilma, et ohverdataks põhilisi funktsioone.
  Nõrkus
  Siiski, drag cup tahhometrigeneraatoril on märkimisväärne piirang. Kui rotor pöörleb kõrgete kiirustega, tekib väljundvoltagi ja sisendkiiruse vahel mittelineaarne suhe. See mittelineaarsus võib põhjustada täpsuse kaotust kiiruse mõõtmises, kui seda ei arvestata sobivalt, piirates seega generaatori kasutamist olukordades, kus on vaja kõrgeid kiiruse ja täpseid pöördetundide mõõtmisi.