Електричен тахометар

Дефиниција и видови на тахометри

Дефиниција

Тахометар е уред користен за мерење ротационата брзина или аголната велоситет на машина со која е поврзан. Неговата работа е заснована на принципот на релативното движење помеѓу магнетното поле и вратот на поврзаниот уред. Кога вратот се враќа, ова релативно движење индуцира електромотивна сила (ЕМС) во котел поставен во константното магнетно поле на постоян магнет. Магнитудата на индуцираната ЕМС е директно пропорционална со ротационата брзина на врата, што го овозможува мерењето на брзината на машината.

Видови на тахометри

Тахометрите можат да се поделат на две основни категории: механички и електрични.

• Механички тахометар: Овој тип тахометар мери брзината на врата во обртки по минута (ОПМ). Тој дава директна механичка индикација за ротационата брзина, често преку механичко поврзување и покажувач на калибриран дијал.

• Електричен тахометар: Електричниот тахометар конвертира аголната велоситет во електрична напон. Споредено со механичките тахометри, електричните тахометри нудат неколку предности, како поголема точност, лесна интеграција со електронски контролни системи и можност за пренос на информации за брзината на подолги растојания. Затоа, тие се широко користат за мерење на ротационата брзина на вратите. В зависност од природата на индуцираниот напон, електричните тахометри можат да се поделат на два подвиди:

• АЦ тахометар генератор

• ДЦ тахометар генератор

ДЦ тахометар генератор

ДЦ тахометар генератор содржи неколку клучни компоненти: постоян магнет, ядро, комутатор, ѕубци, променлив отпор и волтметар со движечки котел. За мерење на брзината на машината, нејзиниот врат се поврзува со вратот на ДЦ тахометар генераторот.

Работниот принцип на ДЦ тахометар генераторот е заснован на електромагнетна индукција. Кога затворена проводна петлица се движи во магнетно поле, во проводникот се индуцира ЕМС. Магнитудата на индуцираната ЕМС е одредена од два фактори: количеството магнетен флукс поврзан со проводникот и ротационата брзина на врата. Кога вратот се враќа, ядрото во ДЦ тахометар генераторот се движи низ магнетното поле на постоян магнет, што генерира ЕМС која е пропорционална со брзината на врата. Ова индуцирана ЕМС потоа се конвертира во ДЦ напон преку комутатор и ѕубци, кој може да се измери со волтметар со движечки котел или да се подложи на дополнителна обработка со електронски кола за различни применби.

Функционирање на ДЦ тахометар генератор

Во ДЦ тахометар генератор, ядрото се враќа во непроменливо магнетно поле на постоян магнет. Кога ядрото се враќа, се случува електромагнетна индукција, што индуцира електромотивна сила (ЕМС) во котелите оплетени околу него. Значително, магнитудата на ова индуцирана ЕМС е директно пропорционална со ротационата брзина на врата со кој е поврзано ядрото; колку побрзо враќа вратот, толку поголема е индуцираната ЕМС.

Комутаторот, заедно со ѕубците, игра важна улога во функционирањето на генераторот. Тој преобразува алтернативниот ток (АЦ) генериран во котелите на ядрото во прав ток (ДЦ). Оваа конверзија е есенцијална бидејќи овозможува поедноставна и консистентна мера на електричниот сигнал. Волтметарот со движечки котел потоа се користи за мерење на индуцираната ЕМС, што дава квантификувани излез кој соодветствува на ротационата брзина на врата.

Забележете дека поларитетот на индуцираниот напон носи важни информации. Тој определува насоката на движење на врата. На пример, позитивен поларитет може да означува враќање во насока на часовниковецот, додека негативен поларитет може да означува враќање во насока спротивна на часовниковецот. За да се заштити волтметарот и да се осигура точна мера, во серија со тој се поврзува отпор. Овој отпор ограничува протокот на потенцијално големиот ток генериран од ядрото, што го предочува повредувањето на мерниот уред и запазува целоста на процесот на мерење.

ЕМС индуцирана во ДЦ тахометар генератор може да се изрази со следнава формула:

Каде, E – генериран напон
Φ – флукс по полова во Вебер
P – број на полова
N – брзина во обртки по минута
Z – број на проводници во котелите на ядрото.
a – број на паралелни патишта во котелите на ядрото.

Преимущества и недостатоци на ДЦ тахометар генератор и вовед во АЦ тахометар генератор
Преимущества на ДЦ тахометар генератор

ДЦ тахометар генератор нуди неколку значајни предности, кои се изложени како следи:

• Индикација на насоката на враќање на врата: Поларитетот на индуцираните напони служи како јасна индикација за насоката на враќање на врата. Оваа карактеристика нуди вредна информација за ротационата динамика на машината која се мери, што овозможува операторите да ја мониторат и контролираат системот поефективно.

• Користење на стандарден волтметар: Стандарден ДЦ волтметар може да се користи за мерење на индуцираниот напон. Оваа едноставност во мерниот уред намалува комплексноста и цената поврзани со поставувањето на системот за мерење, што го прави достапен и лесен за користење за широк опсег на применби.

Недостатоци на ДЦ тахометар генератор

Иако има своите предности, ДЦ тахометар генератор исто така има неколку недостатоци кои треба да се разгледаат:

• Барање за одржувание: Комутаторот и ѕубците, кои се есенцијални компоненти за конверзија на алтернативниот ток генериран во ядрото во прав ток, бараат периодично одржување. Со текот на времето, овие компоненти можат да испатат на износ поради механичка трина и електрична дуга, што доведува до намалена перформанса и потенцијални повреди ако не се правилно одржуваат.

• Проблеми со излезниот и влезниот отпор: Излезниот отпор на ДЦ тахометар е обично поголем споредно со влезниот отпор. Во ситуации кога се индуцира голем ток во проводникот на ядрото, ова може да причини деформација на константното магнетно поле на постоян магнет. Таква деформација може да доведе до неточности во мерењето на индуцираната ЕМС и, како последица, до грешки во определувањето на ротационата брзина на врата.

АЦ тахометар генератор

Зависноста на ДЦ тахометар генераторот од комутатори и ѕубци го доведе до неколку ограничувања. За да се надминат овие проблеми, беше развиен АЦ тахометар генератор. АЦ тахометар генератор има статичко ядро и враќајче магнетно поле. Овој дизајн го елиминира потребата од комутатори и ѕубци, што ги преодолува многу од проблемите со одржување и перформанса поврзани со ДЦ тахометри.

Кога враќајче магнетно поле интерагира со статичните котели на статорот, се индуцира електромотивна сила (ЕМС). И амплитудата и фреквенцијата на индуцираната ЕМС се директно поврзани со брзината на врата. Оваа врска овозможува мерење на аголната велоситет преку анализа на амплитудата или фреквенцијата на индуцираниот електричен сигнал.

Следниот кола се користи за мерење на брзината на роторот со фокус на амплитудата на индуцираниот напон. Прво, индуцираните напони се правоугулираат за да се конвертираат од алтернативен ток во прав ток. Потоа, правоугулираните напони минуваат низ капацитивен филтер, кој ефективно ги изгладува риплините во правоугулираниот напон, што дава постабилна и точна мера на амплитудата на индуцираниот напон поврзан со ротационата брзина на врата.

Драг куп ротор АЦ генератор
АЦ тахометарот со драг куп е прикажан на следната слика.

• Структура и карактеристики на АЦ тахометар генератор
  Статорот на АЦ тахометар генератор е опремен со две различни оплетници: референтна оплетница и квадратна оплетница. Овие оплетници се поставени на 90 степени една спроти друга, што е клучен аспект на дизајнот на генераторот за точна работа. Роторот на тахометарот е направен од тен алюминиски куп и е поставен внатре во полесна структура.
  Конструиран од високо индуктивен материјал, роторот има ниска инерција, што му овозможува брзо да реагира на промени во ротационата брзина. Електрична входна напон се доставува на референтната оплетница, додека излезниот сигнал се добива од квадратната оплетница. Кога роторот се враќа во магнетното поле, тој индуцира напон во сензорската (квадратна) оплетница. Магнитудата на овој индуциран напон е директно пропорционална со ротационата брзина на роторот, што го прави надежен механизам за мерење на аголната велоситет.
  Преимущества
  Напон без риплинги: Тахогенераторот со драг куп е забележан за производство на напон без риплинги. Овој глатки излез осигурува почетна и консистентна мера на брзината, што го прави прифатливо за применби каде што е потребна прецизна мера на брзината.
  Соодветна цена: Друга значајна предност е неговата релативно ниска цена. Оваа пристапливост го прави тахогенераторот со драг куп привлечен избор за широк опсег на применби, особено каде што е приоритетна соодветната цена без да се жертвуваат основните функции.
  Недостаток
  Меѓутоа, тахогенераторот со драг куп има значајен недостаток. Кога роторот враќа на високи брзини, се појавува нелинеарна врска помеѓу излезниот напон и влезната брзина. Оваа нелинеарност може да доведе до неточности во мерењето на брзината ако не се правилно обработи, што потенцијално може да ограничи употребата на генераторот во сценарија кои бараат високи брзини и прецизни мерења на ротационата брзина.