Pamantayan ng Electrical Tachometer

Paglalarawan at Uri ng Tachometer

Definisyong

Ang tachometer ay isang aparato na ginagamit para sukatin ang bilis ng pag-ikot o angular velocity ng isang makina na ito'y nakakonekta. Ang operasyon nito ay batay sa prinsipyong may kaugnayan sa paggalaw ng magnetic field at ng shaft ng konektadong aparato. Habang umiikot ang shaft, ang relasyon na ito ay nagpapadala ng electromotive force (EMF) sa isang coil na naka-locate sa loob ng constant magnetic field ng isang permanenteng magnet. Ang laki ng induced EMF ay direktang proporsyonal sa bilis ng pag-ikot ng shaft, na nagbibigay-daan sa pagsukat ng bilis ng makina.

Uri ng Tachometer

Maaaring hatiin ang mga tachometer sa dalawang pangunahing kategorya: mekanikal at elektrikal.

• Mekanikal na Tachometer: Ang uri ng tachometer na ito ay nagsusukat ng bilis ng shaft sa termino ng revolutions per minute (RPM). Ito ay nagbibigay ng direkta at mekanikal na indikasyon ng bilis ng pag-ikot, madalas sa pamamagitan ng isang mekanikal na linkage at isang pointer sa isang calibrated dial.

• Elektrikal na Tachometer: Ang isang elektrikal na tachometer ay nagco-convert ng angular velocity sa isang electrical voltage. Kumpara sa mga mekanikal na tachometer, ang mga elektrikal na tachometer ay nagbibigay ng maraming mga abilidad, tulad ng mas mataas na katotohanan, mas madali ang integrasyon sa mga electronic control system, at kakayahang magpadala ng impormasyon tungkol sa bilis sa mas mahabang distansya. Bilang resulta, malaganap ang kanilang paggamit para sukatin ang bilis ng pag-ikot ng shaft. Batay sa kalikasan ng induced voltage, maaari pa ring hatiin ang mga elektrikal na tachometer sa dalawang sub-uri:

• AC Tachometer Generator

• DC Tachometer Generator

DC Tachometer Generator

Ang DC tachometer generator ay binubuo ng ilang pangunahing komponente: isang permanenteng magnet, armature, commutator, brushes, variable resistor, at moving - coil voltmeter. Upang sukatin ang bilis ng isang makina, kinokonekta ang shaft nito sa shaft ng DC tachometer generator.

Ang prinsipyo ng paggana ng DC tachometer generator ay batay sa electromagnetic induction. Kapag nag-ikot ang isang closed - loop conductor sa loob ng magnetic field, ina-induce ang isang EMF sa conductor. Ang laki ng induced EMF ay nakadepende sa dalawang factor: ang halaga ng magnetic flux na linked sa conductor at ang bilis ng pag-ikot ng shaft. Habang umiikot ang shaft, ang armature sa loob ng DC tachometer generator ay lumilipad sa magnetic field ng permanenteng magnet, nag-generate ng EMF na proporsyonal sa bilis ng shaft. Ang induced EMF na ito ay ina-convert sa DC voltage ng commutator at brushes, na maaaring sukatin ng moving - coil voltmeter o mabawi pa para sa iba't ibang aplikasyon.

Paggana at Paggamit ng DC Tachometer Generator

Sa isang DC tachometer generator, ang armature ay umiikot sa unchanging magnetic field ng isang permanenteng magnet. Habang umiikot ang armature, nagaganap ang electromagnetic induction, na ina-induce ang isang electromotive force (emf) sa coils na naka-wind dito. Mahalagang tandaan na ang laki ng induced emf ay direktang proporsyonal sa bilis ng pag-ikot ng shaft na ito ay nakakonekta; ang mas mabilis ang pag-ikot ng shaft, ang mas mataas ang induced emf.

Ang commutator, kasama ang brushes, ay naglalaro ng mahalagang papel sa paggana ng generator. Ito ay nagco-convert ng alternating current (AC) na gawa sa armature coils sa direct current (DC). Mahalaga ang conversion na ito dahil nagbibigay ito ng mas simple at consistent na pagsukat ng electrical signal. Ginagamit ang moving - coil voltmeter upang sukatin ang induced emf, nagbibigay ng quantifiable output na tumutugon sa bilis ng pag-ikot ng shaft.

Mahalaga rin ang polarity ng induced voltage. Ito ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon hinggil sa direksyon ng pag-ikot ng shaft. Halimbawa, ang positive polarity ay maaaring ipakita ang clockwise rotation, habang ang negative polarity ay maaaring ipakita ang counterclockwise rotation. Para maprotektahan ang voltmeter at tiyakin ang accurate na pagsukat, isinasama ang resistance sa series nito. Ang resistor na ito ay limitado ang flow ng potentially high - current na gawa ng armature, nagpapahinto sa pinsala sa measuring device at panatilihin ang integridad ng proseso ng pagsukat.

Ang emf na induced sa DC tachometer generator ay maaaring ipakita gamit ang sumusunod na formula:

Kung saan, E – generated voltage
Φ – flux per poles in Weber
P- number of poles
N – speed in revolution per minutes
Z – the number of the conductor in armature windings.
a – number of the parallel path in the armature windings.

Mga Posibleng Bentahe at Di-bentahe ng DC Tachometer Generator at Pagpapakilala sa AC Tachometer Generator
Mga Bentahe ng DC Tachometer Generator

Ang DC tachometer generator ay nagbibigay ng maraming mga bentahe, na inilarawan sa ibaba:

• Indikasyon ng Direksyon ng Pag-ikot ng Shaft: Ang polarity ng induced voltages ay nagbibigay ng malinaw na indikasyon ng direksyon ng pag-ikot ng shaft. Ang feature na ito ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon hinggil sa rotational dynamics ng makina na isinasukat, nagbibigay-daan sa mga operator na ma-monitor at kontrolin ang sistema nang mas epektibo.

• Paggamit ng Conventional Voltmeter: Maaaring gamitin ang conventional DC type voltmeter upang sukatin ang induced voltage. Ang simplisidad ng measurement equipment na ito ay nagbabawas ng complexity at cost na kaugnay sa pagsasaayos ng measurement system, nagbibigay-daan nito para maging accessible at madali gamitin para sa malawak na saklaw ng aplikasyon.

Mga Di-bentahe ng DC Tachometer Generator

Bagaman may mga bentahe, ang DC tachometer generator ay mayroon ding ilang di-bentahe na kailangan i-consider:

• Kailangan ng Pagsasauli: Ang commutator at brushes, na mga essential na komponente para sa pagco-convert ng alternating current na gawa sa armature sa direct current, nangangailangan ng periodic maintenance. Sa paglipas ng panahon, ang mga komponente na ito ay maaaring maranasan ang wear and tear dahil sa mechanical friction at electrical arcing, na nagreresulta sa reduced performance at potential failures kung hindi naisuri nang maayos.

• Output at Input Resistance Issues: Karaniwang mas mataas ang output resistance ng DC tachometer kumpara sa input resistance nito. Sa mga sitwasyon kung saan may malaking current na induced sa armature conductor, maaaring mag-resulta ito sa distortion ng constant magnetic field ng permanenteng magnet. Ang distortion na ito ay maaaring mag-lead sa inaccuracies sa pagsukat ng induced emf at, sa kabila, errors sa pagtukoy ng bilis ng pag-ikot ng shaft.

AC Tachometer Generator

Ang dependensiya ng DC tachometer generator sa commutators at brushes ay nagdudulot ng ilang limitasyon. Upang harapin ang mga isyu na ito, ang AC tachometer generator ay nabuo. Ang isang AC tachometer generator ay may isang stationary armature at isang rotating magnetic field. Ang disenyo na ito ay nagalis ng pangangailangan para sa commutators at brushes, na nag-oovercome ng maraming mga problema sa maintenance at performance na kaugnay sa DC tachometers.

Kapag ang rotating magnetic field ay nagsimula mag-ikot sa stationary coils ng stator, ina-induce ang isang electromotive force (EMF). Ang amplitude at frequency ng induced emf ay direktang kaugnay sa bilis ng shaft. Ang relasyong ito ay nagbibigay-daan sa pagsukat ng angular velocity sa pamamagitan ng pag-analyze ng amplitude o frequency ng induced electrical signal.

Ang sumusunod na circuit ay ginagamit upang sukatin ang bilis ng rotor sa pamamagitan ng pagfocus sa amplitude ng induced voltage. Una, ang induced voltages ay rectified upang convert sila mula alternating current sa direct current. Pagkatapos, ang rectified voltages ay dadaan sa isang capacitor filter, na effectively smoothens out ang ripples sa rectified voltage waveform, nagbibigay ng mas stable at accurate na pagsukat ng induced voltage amplitude na kaugnay sa bilis ng pag-ikot ng shaft.

Drag Cup Rotor AC Generator
Ang drag cup type A.C tachometer ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

• Estruktura at Katangian ng AC Tachometer Generator
  Ang stator ng AC tachometer generator ay may dalawang distinct na windings: ang reference winding at ang quadrature winding. Ang mga winding na ito ay naka-position sa 90 - degree angle sa isa't isa, na isang key aspect ng disenyo ng generator para sa accurate na operasyon. Ang rotor ng tachometer ay gawa mula sa isang thin aluminium cup at naka-situate sa loob ng field structure.
  Gawa mula sa isang highly inductive na materyal, ang rotor ay may low inertia, nagbibigay-daan nito upang mabilis na tumugon sa mga pagbabago sa bilis ng pag-ikot. Ina-supply ang electrical input sa reference winding, habang ang output signal ay kinukuha mula sa quadrature winding. Habang umiikot ang rotor sa magnetic field, ito ay inducing ng voltage sa sensing (quadrature) winding. Ang laki ng induced voltage ay direktang proporsyonal sa bilis ng pag-ikot ng rotor, na nagbibigay ng reliable mechanism para sa pagsukat ng angular velocity.
  Mga Bentahe
  Ripple - Free Output: Ang drag cup tachogenerator ay kilala sa paglabas ng output voltage na walang ripples. Ang smooth na output na ito ay nagbibigay ng mas accurate at consistent na pagsukat ng bilis, nagbibigay-daan nito para maging well - suited sa mga aplikasyon kung saan kritikal ang precise na pagsusukat ng bilis.
  Cost - Effective: Isa pang significant na benepisyo ay ang relatibong mababang cost nito. Ang affordability na ito ay nagbibigay-daan para maging attractive option ang drag cup tachogenerator para sa malawak na saklaw ng aplikasyon, lalo na sa mga kung saan ang cost - effectiveness ay priority nang hindi sinasakripisyo ang basic functionality.
  Di-bentahe
  Gayunpaman, ang drag cup tachogenerator ay may isang notable na limitasyon. Kapag ang rotor ay umiikot sa mataas na bilis, lumalabas ang nonlinear relationship sa pagitan ng output voltage at input speed. Ang nonlinearity na ito ay maaaring mag-lead sa inaccuracies sa pagsukat ng bilis kung hindi naisuri nang maayos, potensyal na nangangahulugan ng restriction sa paggamit ng generator sa mga scenario na nangangailangan ng high - speed at highly precise na pagsukat ng bilis ng pag-ikot.