เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Tacho — ประเภท อุปกรณ์ และหลักการทำงาน

คำว่า "tachogenerator" มาจากคำสองคำ - จากภาษากรีก "tachos" แปลว่า "รวดเร็ว" และจากภาษาละติน "generator" เครื่องกำเนิดความเร็วรอบเป็นเครื่องไมโครการวัดไฟฟ้าแบบแปรผันหรือคงที่ซึ่งติดตั้งอยู่บนเพลาของอุปกรณ์และแปลงค่าปัจจุบันของความเร็วการหมุนของเพลาเป็นสัญญาณไฟฟ้า พารามิเตอร์ที่นำข้อมูลเกี่ยวกับความถี่ในการหมุน

พารามิเตอร์นี้สามารถเป็นได้ สร้าง EMF หรือค่าความถี่ของสัญญาณ สัญญาณเอาท์พุตจากเครื่องกำเนิดความเร็วรอบอาจถูกป้อนไปยังจอแสดงภาพ (เช่น จอแสดงผล) หรือไปยังอุปกรณ์ควบคุมความเร็วเพลาอัตโนมัติที่เครื่องกำเนิดความเร็วรอบทำงาน

เครื่องกำเนิดความเร็วรอบมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับประเภทของสัญญาณที่สร้างที่เอาต์พุต: ด้วยสัญญาณแรงดันหรือกระแสสลับ (เครื่องสร้างความเร็วรอบแบบอะซิงโครนัสหรือซิงโครนัส) หรือสัญญาณคงที่

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องกำเนิดความเร็วรอบ DC เป็นเครื่องสะสมที่มีการกระตุ้นโดยแม่เหล็กถาวร (พบบ่อยกว่า) หรือโดยขดลวดที่น่าตื่นเต้น (พบน้อยกว่า) ซึ่งอยู่บนสเตเตอร์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่วัดได้เหนี่ยวนำขึ้นที่ขดลวดโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบ และกลายเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วเชิงมุมของการหมุนของโรเตอร์ ซึ่งอันที่จริงแล้วกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กตามความเป็นจริง ด้วยกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า.

สัญญาณเอาต์พุต - แรงดันไฟฟ้าที่มีค่าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วเชิงมุมของการหมุนของโรเตอร์ - จะถูกลบออกผ่านแปรงจากตัวสะสม เนื่องจากงานเกี่ยวข้องกับ นักสะสมและแปรงหน่วยดังกล่าวอาจสึกหรอได้เร็วกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ปัญหาคือในกระบวนการทำงาน หน่วยรวบรวมแปรงสร้างสัญญาณรบกวนอิมพัลส์ในสัญญาณเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบดังกล่าว

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง สัญญาณเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบ DC เป็นแรงดันไฟฟ้า ซึ่งทำให้ยากต่อการแปลงแรงดันไฟฟ้าให้เป็นความเร็วอย่างแม่นยำ เนื่องจากฟลักซ์การโก่งตัวของแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแม่เหล็ก ความต้านทานไฟฟ้า ณ จุดที่สัมผัส ของแปรงกับตัวสะสม (ซึ่งเปลี่ยนแปลงตามเวลา ) ในที่สุด — จากการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรเมื่อเวลาผ่านไป

อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี เครื่องกำเนิดความเร็วรอบ DC สะดวกสำหรับรูปแบบการแสดงสัญญาณเอาต์พุต เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ธรรมชาติของการกลับขั้วของสัญญาณนี้ตามการเปลี่ยนแปลงทิศทางการหมุนของเพลา

เครื่องกำเนิดความเร็วรอบ DC มีลักษณะเป็น «ปัจจัยการเปลี่ยนแปลง» St ซึ่งแสดงอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ถอดออก Uout ต่อความถี่ในการหมุน Frot ที่สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดพารามิเตอร์นี้ระบุไว้ในเอกสารทางเทคนิคสำหรับเครื่องกำเนิดความเร็วรอบ และวัดเป็นมิลลิโวลต์คูณด้วยรอบต่อนาที เมื่อทราบพารามิเตอร์นี้และแรงดันเอาต์พุตจากเครื่องสร้างความเร็วรอบแล้ว คุณสามารถคำนวณความถี่ปัจจุบันโดยใช้สูตร:

มอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมเครื่องกำเนิดความเร็วรอบในตัว:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะซิงโครนัส

เครื่องสร้างความเร็วรอบ AC แบบอะซิงโครนัสมีการออกแบบที่คล้ายคลึงกัน สำหรับมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส… โรเตอร์ที่นี่ทำในรูปของทรงกระบอกกลวง (โดยปกติจะเป็นทองแดงหรืออะลูมิเนียม) และสเตเตอร์ประกอบด้วยขดลวดสองเส้นที่ทำมุมฉากกัน หนึ่งในขดลวดสเตเตอร์คือขดลวดกระตุ้นส่วนที่สองคือขดลวดเอาต์พุต กระแสสลับของแอมพลิจูดและความถี่หนึ่งจ่ายให้กับคอยล์กระตุ้นและคอยล์เอาท์พุตเชื่อมต่อกับอุปกรณ์วัด

เมื่อโรเตอร์กระรอกหมุน มันจะหักมุมตั้งฉากเริ่มต้นของฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดทั้งสองเป็นระยะ อันเป็นผลมาจากการบิดเบือนภาพของสนามแม่เหล็ก EMF จะถูกเหนี่ยวนำเป็นระยะในขดลวดเอาต์พุต ถ้าโรเตอร์อยู่กับที่ ฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดกระตุ้นจะไม่บิดเบี้ยว และไม่มี EMF เกิดขึ้นที่ขดลวดเอาต์พุต ที่นี่ ขนาดของ EMF ที่สร้างขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับความเร็วของการหมุนของเพลา

เนื่องจากกระแสที่จ่ายให้กับสนามที่คดเคี้ยวมีความถี่ของตัวเองซึ่งแตกต่างจากความเร็วของการหมุนของเพลา เครื่องกำเนิดความเร็วรอบดังกล่าวจึงเรียกว่าอะซิงโครนัส เหนือสิ่งอื่นใด การออกแบบนี้ทำให้สามารถตัดสินทิศทางการหมุนของโรเตอร์ตามเฟสของสัญญาณเอาต์พุตได้ — เมื่อเปลี่ยนทิศทางการหมุน เฟสจะกลับด้าน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัส

เครื่องกำเนิดความเร็วรอบแบบซิงโครนัสเป็นเครื่อง AC แบบไร้แปรงถ่านการดึงดูดของโรเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กถาวรในขณะที่สเตเตอร์มีขดลวดตั้งแต่หนึ่งขดลวดขึ้นไป ในกรณีนี้ทั้งแอมพลิจูดของสัญญาณเอาต์พุตและความถี่จะแปรผันตามความเร็วของการหมุนของเพลา ข้อมูลความเร็วจึงสามารถวัดได้ทั้งจากค่าแอมพลิจูด (การตรวจจับแอมพลิจูด) และวัดโดยตรงด้วยความถี่ (การตรวจจับความถี่) อย่างไรก็ตาม ทิศทางของการหมุนไม่สามารถกำหนดได้จากสัญญาณเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบแบบซิงโครนัส

โรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัสสามารถสร้างขึ้นในรูปแบบของแม่เหล็กหลายขั้วและให้พัลส์หลายตัวในแถวในสัญญาณเอาต์พุตสำหรับหนึ่งรอบของเพลา เครื่องกำเนิดความเร็วรอบดังกล่าวพร้อมกับอะซิงโครนัสมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าเนื่องจากไม่มีอุปกรณ์รวบรวมแปรงที่มีแนวโน้มที่จะสึกหรอทางกลไก

การตรวจจับความถี่

เนื่องจากความถี่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบแบบซิงโครนัสไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและปัจจัยอื่นๆ การวัดความถี่ด้วยเครื่องนี้จึงมีความแม่นยำมากกว่า การคำนวณนั้นง่ายมาก ก็เพียงพอที่จะทราบจำนวนคู่ขั้ว p ของโรเตอร์:

แต่ยังมีความแตกต่างกันนิดหน่อย เพื่อให้ความแม่นยำในการคำนวณสูงเพียงพอ จำเป็นต้องจัดสรรเวลาซึ่งในทางทฤษฎีความเร็วสามารถเปลี่ยนแปลงได้อยู่แล้ว ซึ่งหมายความว่าในขณะที่กำลังนับพัลส์ ข้อผิดพลาดในการวัดจะเพิ่มขึ้นซึ่งเป็นอันตราย

เพื่อลดข้อผิดพลาดในการวัด โรเตอร์ถูกสร้างขึ้นหลายขั้วเพื่อให้การคำนวณทำได้เร็วขึ้น จากนั้นการตอบสนองของระบบควบคุมก็จะตามมาเร็วขึ้น สำหรับหนึ่งขั้ว ความถี่จะคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

โดยที่ N คือจำนวนของพัลส์ที่อ่าน T คือระยะเวลาการนับพัลส์

สำหรับเครื่องกำเนิดความเร็วรอบแบบซิงโครนัส แอมพลิจูดของสัญญาณจะเปลี่ยนไปตามความเร็ว ดังนั้น เมื่อออกแบบเครื่องตรวจจับความถี่เอาต์พุต จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องคำนึงถึงช่วงแอมพลิจูดที่เป็นไปได้ทั้งหมดของแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบ

การตรวจจับแอมพลิจูด

ด้วยวิธีแอมพลิจูดในการกำหนดความถี่วงจรของเครื่องตรวจจับความถี่จะง่ายขึ้น แต่สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงอิทธิพลของปัจจัยต่างๆเช่น: อุณหภูมิ, การเปลี่ยนแปลงในช่องว่างที่ไม่ใช่แม่เหล็ก ฯลฯ ยิ่งสูง ความถี่ ยิ่งแอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตมีขนาดใหญ่เท่าใด ดังนั้นวงจรตรวจจับจึงมักเป็นวงจรเรียงกระแสและ กรองผ่านต่ำโดยที่ปัจจัยการแปลงวัดเป็น mV * rpm ช่วยให้คุณกำหนดความถี่โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

นอกจากเครื่องกำเนิดความเร็วรอบประเภทดั้งเดิมที่กล่าวถึงในบทความนี้แล้ว เซ็นเซอร์พัลส์ยังถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่อีกด้วย ขึ้นอยู่กับออปโตคัปเปลอร์, เซ็นเซอร์ฮอลล์ เป็นต้น ข้อดีของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบคือเมื่อจับคู่กับเครื่องตรวจจับ ไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานเพิ่มเติม ข้อเสียของเครื่องกำเนิดความเร็วรอบประเภทเครื่องจักรแบบดั้งเดิม ได้แก่ ความไวต่ำที่ความเร็วต่ำและแรงบิดในการเบรกที่เพิ่มขึ้น