Тахогенераторы постоянного тока

Тахогенераторы постоянного тока — это небольшие генераторы постоянного тока чаще с возбуждением тока при помощи постоянных магнитов, реже — с независимым возбуждением (рис. 6.8). Конструктивно они не отличаются от обычных машин постоянного тока малой мощности.

Выходное напряжение тахогенератора U_Г может быть выражено так же, как напряжение обычного генератора постоянного тока через ЭДС якоря Е_Г, падение напряжения в обмотке якоря I_Гr_Г и падение напряжения на щеточном контакте Δ U_щ:

где I _г — ток в обмотке якоря; r_Г — сопротивление обмотки якоря.

Выразим ЭДС якоря через магнитный поток Ф и частоту вращения n:

а ток якоря — через напряжение на выходе U_Г и сопротивление нагрузки R_H (см. рис. 6.8):

и, подставив (6.2), (6.3) в (6.1), получим

где c_Е — постоянная, определяемая конструктивными параметрами генератора.

Используя (6.4), найдем окончательное выражение для выходного напряжения:

Если пренебречь падением напряжения на щеточном контакте (принять Δ U _щ = 0), то выражение (6.5) примет вид

При постоянных потоке Ф, сопротивлениях якоря r_Г и нагрузки R_H

где величина

есть крутизна выходной характеристики тахогенератора.

При Ф = const, r _Г = const и R_H = const крутизна к постоянна и выходная характеристика тахогенератора (рис. 6.9) является прямой линией. У современных тахогенераторов постоянного к она находится в пределах от 3 до 100 мВ/(об/мин).

Чем больше с_Е, Ф, R_H и меньше r_Г, тем больше крутизна выходной характеристики. Наибольшая крутизна имеет место при холостом ходе тахогенератора, когда R_H = ∞(см. прямую 1 на рис. 6.9):

Чем меньше сопротивление нагрузки R_H, тем меньше крутизна выходной характеристики (см. прямую 2 на рис. 6.9).

Влияние сопротивления щеточного контакта на выходную характеристику легко установить, анализируя равенство (6.5). При Δ U_щ ≠0, что бывает в реальных тахогенераторах, выходная характеристика U_Г = f(n) пересекает ось ординат (при n = 0) не в начале координат, а в точке U _г ’ = Δ U_щ /(1 + r _г /R_H) (см. прямую 3нарис. 6.9).

За счет падения напряжения на щеточном контакте у тахогенератора постоянного тока появляется зона нечувствительности — зона частот вращения от n = 0 до n = n_min, при которых выходное напряжение U _гравно нулю. Границу зоны нечувствительности легко найти из выражения (6.5), считая U _г = 0:

В целях уменьшения зоны нечувствительности необходимо тщательно подбирать щетки, чтобы они обеспечивали минимальное падение напряжения Δ U_Щ. В обычных тахогенераторах устанавливают медно-графитовые или серебряно-графитовые щетки, а в прецизионных тахогенераторах особенно ответственных систем автоматики — проволочные щетки с серебряным, золотым или даже платиновым покрытием.

Влияние реакции якоря в тахогенераторах постоянного тока проявляется в виде искажения выходной характеристики. Если тахогенератор рассчитан так, что он работает на изгибе магнитной характеристики (рис. 6.10), то при малом сопротивлении нагрузки R_H вследствие значительного тока I _г и его увеличения с ростом n магнитный поток Ф тахогенератора не остается постоянным. Из-за размагничивающего действия реакции якоря магнитный поток с увеличением скорости уменьшается, что приводит к уменьшению крутизны k выходной характеристики, которую можно записать в виде

изменению ее вида (см. кривую 4 на рис. 6.9) и появлению скоростной амплитудной погрешности, составляющей у современных тахогенераторов 0,5...3 %.

Дата добавления: 2015-07-14