Реферат Курсовая Конспект
Работа сделанна в 2005 году
Тахометрический генератор постоянного тока - Курсовая Работа, раздел Связь, - 2005 год - Тахометрические датчики Тахометрический Генератор Постоянного Тока. Устройство. Принцип Действ...
|
Тахометрический генератор постоянного тока. Устройство.
Принцип действия. Элементами устройства ге¬нератора являются а) статор (индуктор), представляющий собой ферромагнит¬ный каркас, который несет 2 полюса, направляющих поле магнитной индукции, образуемое током че¬рез катушки (электромагниты) или постоянными магнитами; б) ротор (якорь), который представляет собой многослой¬ный цилиндр из листового железа, вращающийся между полю¬сами статора, причем его ось совпадает с осью статора; на его периферии параллельно оси расположены в углублениях (па¬зах) л=2 медных проводников; эти проводники, называемые активными, соединены попарно своими концами с другими, ко¬торые расположены строго вдоль диаметра ротора к называ¬ются пассивными; в) коллектор — цилиндр с той же осью, что к у ротора, но значительно меньшего диаметра, несущий изолированные между собой медные пластинки, каждая из которых связана с ак¬тивным проводником; г) две щетки, связанные с клеммами генератора и прижи¬маемые к коллектору, которые закрепляются на двух Диамет¬рально противоположных пластинках; щетки расположены вдоль средней линии перпендикулярно направлению индукции, так, чтобы снимать максимальную э.д.с. Расчет э.д.с, наводимой в активных проводниках.
В /-м проводнике (0^/<2fe-l) вследствие вращения возникает э.д.с, величина которой определяется выражением где dtp/ —магнитный поток, пересекаемый проводником за ин¬тервал времени dt, dsc — приращение площади поверхности, описываемой движу¬щимся проводником, за время dt, и BIN - составляющая В, нормальная к dsc. Приращение площади описываемой поверхности определя¬ется выражением Здесь / — длина активного проводника, a v — его линейная ско¬рость, равная t)=wr, где to —угловая скорость ротора, г —его радиус.
Окончательно получаем В диаметрально противоположном активном проводнике вследствие симметрии имеем Расчет э. д, с. совокупности проводников, расположенных одну сторону от нейтральной линии.
В совокупности k проводников справа от нейтральной линии наводится суммарная где s=2nrt/n — площадь поверхности между двумя соседними проводниками, и 2J sB/*—Фо— поток, исходящий из полюса индуктора.
Для этих условий можно написать где N — частота вращения ротора (число оборотов в секунду); таким же образом в совокупности проводников слева от ней¬тральной линии наводится э.д.с. Eg: Идея намотки состоит в соединении между собой 2k про¬водников так, чтобы образовать два одинаковых комплекта по k последовательно соединенных проводников, в каждом из ко¬торых возникает э. д. с. Е, такая, что Эта э.д.с. поступает во внешнюю цепь через две щетки, расположенные на коллекторе вдоль нейтральной линии диа¬метрально противоположно друг другу.
В более общем случае, когда генератор имеет 2/7 полюсов индукторов (каждый с потоком Фо), ппроводников ротора, соединенных параллельно по 2о ветвям обмотки, индуцируе¬мая э.д.с. имеет величину Именно на этой пропорциональности э.д.с. Е и угловой скоро¬сти а основано использование генераторов постоянного тока в тахометрии, и одно из их преимуществ по сравнению с други¬ми тахометрическими датчиками состоит в том, что получаемый сигнал изменяет знак одновременно с изменением направления вращения.
Реакция якоря.
Если якорь связан с внешним контуром, то э.д.с. вызывает в нем ток, проходящий через активные про¬водники по разные стороны от нейтральной линии в противо¬положных направлениях. Сопоставляя попарно проводники, симметричные относи¬тельно нейтральной линии, устанавливаем, что они создают индукцию, перпендикулярную линии полюсов и пропорцио¬нальную I; эта поперечная индукция называется реакцией якоря.
Реакция якоря вызывает искривление силовых линий поля к приводит к смещению нейтральной линии в направлении дви¬жения. Поскольку э.д.с. снимается с неподвижных щеток, установленных на первоначально нейтральной линии (/=0), ее величина ускоренно убывает с ростом тока. Эксплуатационные параметры. На холостом ходу (/=0) э. д. с. генератора определяется общим выражением где фо — поток, вызванный индукцией, ke и km — постоянные па¬раметры генератора. Когда генератор соединен с нагрузкой R, он отдает ток /, который вызывает внутреннее падение напряжения RJf где Ri — сопротивление якоря, и реакцию якоря, которая уменьша¬ет э.д.с. генератора тем больше, чем больше величина тока. Обозначая k, величину, характеризующую реакцию якоря, можно написать Падение напряжения на щетках описывается выражением или где еь и Rb зависят от материалов контактов щетка — коллек¬тор. Для совокупности генератора с нагрузкой получаем соотно¬шение или откуда следуют выражения для тока в нагрузке и для напряжения на клеммах нагрузки Из полученного для V выражения можно заключить, что: — генератор имеет «мертвую зону», а напряжение возника¬ет только при скоростях выше еь1ке щетки должны быть уста¬новлены таким образом, чтобы минимизировать контактную разность потенциалов eyt напряжение U не является строго линейной функцией от вследствие реакции якоря; при тахометрическом использо¬вании в режиме генератора нелинейность может быть умень¬шена путем: а) минимизации тока / за счет использования по¬вышенного сопротивления нагрузки; б) ограничения скорости вращения; в) использования таких типов обмотки ротора, ко¬торые дают малую реакцию якоря. Напряжение, получаемое в режиме генератора, обычно ха¬рактеризуют величиной э.д.с. при скорости вращения 1000 об/ мин и обозначают через КЕ. Линейность характеристики тахометра оценивают с исполь¬зованием максимальной разницы при 3600 об/мин между на¬пряжением, измеренным на холостом ходу UM, и напряжением Uс, вычисленным в предположении линейности генератора, т.е. £/с=3,6 КЕ- Полагают, следовательно, что Реакция якоря зависит от направления вращения, посколь¬ку она приводит к смещению нейтральной линии в направле¬нии вращения; для равных, но противоположно направленных скоростей вращения потоки, действующие на ротор, не одина¬ковы и, таким образом, соответствующие э.д.с. не точно сим¬метричны.
Пусть КЕ И КЕ—э.д.с. холостого хода при 1000 об/мин для каждого направления вращения; асимметрия кривой £/=/(о>) при этом характеризуется двусторонним допуском Напряжение U, вырабатываемое генератором, не является строго постоянным; оно содержит переменные составляющие, обусловленные а) возможным эксцентриситетом ротора и не¬однородностью его магнитных свойств, что приводит к пульса¬циям с частотой ш/2л; б) явлениями, связанными с коммутаци¬ей пластин коллектора и вызывающими биение частоты лс<о/2я, где Uс — число пластин.
Такие пульсации можно в принципе ослабить с помощью фильтров LC или RC, хотя на малых ско¬ростях вращения может возникнуть проблема с составляю¬щей и. Степень модуляции напряжения на выходе генератора вследствие биения характеризуется величиной В для данной скорости вращения: где Аи — размах колебаний напряжения U. Типы конструкций.
Чтобы избежать использования дополни¬тельного источника питания обмотки возбуждения, индуктор выполняют на постоянных магнитах.
Укажем обычно исполь¬зуемые материалы и порядок величин их остаточной индукции Вг и коэрцитивного поля Не. Твердые ферриты из смеси металлических оксидов: Вг— =0,2-5-0,4 Тл; Яс= ЮО-г-250 кА/м; альнико (сплав железо — никель — кобальт — алюминий — медь): £,=0,8-М,3 Тл; с=504-80 кА/м; тиконал (сплав типа альнико с добавкой титана): Br=0,7-f т-0,8 Тл; #с=120-г160 кА/м; кобальт—самарий (редкоземельный элемент): Вг=0,8-г-4-1,0 Тл; Яс=600н-700 кА/м. В противоположность альнико и тиконалу магниты из фер¬ритов или редкоземельных металлов не размагничиваются при демонтаже; зато альнико и тиконал малочувствительны к тем¬пературам.
Классификация в порядке возрастания цены сле¬дующая: феррит, альнико, тиконал, редкие земли.
Роторы бывают трех видов — катушечные, колоколообразные, дискоидальные.
Генератор с катушечным ротором позволяет вы¬рабатывать относительно большое напряжение в несколько десятков вольт.
Однако реакция якоря может искажать линей¬ность, а значительная индуктивность обмотки L ухудшает элек¬трическое быстродействие, определяемое постоянной времени L/R; значительной является и механическая инерция.
Колоколообразный ротор образуется проволочной обмоткой на пустотельном немагнитном цилиндре, вращающемся вокруг фиксированного сердечника. Такой тип конструк¬ции обеспечивает значительное снижение реакции ротора, ин¬дуктивности L и механической инерции. Дискоидальный ротор представляет собой изо¬лированный диск, на котором закреплены пластинчатые про¬водники; этот тип конструкции характеризуется, в частности, очень малой величиной индуктивного сопротивления, хорошей защищенностью от посторонних воздействий и допускает отно¬сительно большие токи без искажения линейности.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
В случае прямолинейного движения измере¬ние скорости часто также может быть сведено к измерению скорости вращения. Поэтому тахометрические датчики являют¬ся в своем большинстве датчиками… Поэто¬му всякое относительное перемещение между источником по¬тока (индуктором) и контуром наводит в этом последнем э.…
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тахометрический генератор постоянного тока
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов