Generadors de tacó: tipus, dispositiu i principi de funcionament

La paraula "tacogenerador" prové de dues paraules: del grec "tachos" que significa "ràpid" i del llatí "generador". El tacogenerador és una micromàquina de mesura elèctrica variable o constant, que es munta a l'eix de l'equip i converteix el valor actual de la velocitat de rotació de l'eix en un senyal elèctric, el paràmetre del qual porta informació sobre la freqüència de rotació.

Aquest paràmetre pot ser EMF generat o el valor de freqüència del senyal. El senyal de sortida del tacogenerador es pot alimentar a una pantalla visual (per exemple, una pantalla) o a un dispositiu automàtic de control de velocitat de l'eix en què funciona el tacogenerador.

Els generadors de tacó són de diversos tipus, segons el tipus de senyal generat a la sortida: amb senyal de tensió o corrent altern (tacogeneradors asíncrons o síncrons), o amb senyal constant.

Tacogenerador de corrent continu

Un tacogenerador de corrent continu és una màquina col·lectora amb excitació ja sigui per imants permanents (més comú) o per una bobina excitant (menys habitual) situada al seu estator. La fem de mesura s'indueix al bobinatge del rotor del tacogenerador i resulta ser directament proporcional a la velocitat angular de gir del rotor, de fet a la velocitat de canvi del flux magnètic, d'acord exactament amb amb la llei de la inducció electromagnètica.

El senyal de sortida, una tensió el valor del qual també és directament proporcional a la velocitat angular de gir del rotor, s'elimina a través dels raspalls del col·lector. Ja que la feina implica col·lector i pinzells, aquesta unitat està subjecta a un desgast més ràpid que un tacogenerador de CA. El problema és que en el procés de treball, la unitat de recollida de raspalls genera soroll d'impuls en el senyal de sortida d'aquest tacogenerador.

D'una manera o altra, el senyal de sortida del tacogenerador de CC és una tensió, cosa que dificulta la conversió de la tensió en velocitat amb precisió, perquè el flux de deflexió magnètica depèn de la temperatura dels imants, de la resistència elèctrica al punt de contacte. dels raspalls amb el col·lector (que canvia amb el temps), finalment — de la desmagnetització dels imants permanents al llarg del temps.

No obstant això, en alguns casos els tacogeneradors de corrent continu són convenients per a la forma de representació del senyal de sortida, així com el fenomen natural d'invertir la polaritat d'aquest senyal d'acord amb el canvi en la direcció de gir de l'eix.

Els tacogeneradors de corrent continu es caracteritzen per un «factor de transformació» St, que expressa la relació entre la tensió eliminada Uout i la freqüència de rotació Frot corresponent a la tensió donada.Aquest paràmetre s'especifica a la documentació tècnica del tacogenerador i es mesura en mil·livolts multiplicats per revolucions per minut. Coneixent aquest paràmetre i la tensió de sortida del tacogenerador, podeu calcular la freqüència actual mitjançant la fórmula:

Motor elèctric amb tacogenerador incorporat:

Tacogenerador de CA asíncron

Els tacogeneradors de CA asíncrons tenen un disseny similar per a motors asíncrons de gàbia d'esquirol... El rotor aquí està fet en forma de cilindre buit (generalment coure o alumini), i l'estator conté dos bobinatges situats en angle recte entre si. Un dels bobinatges de l'estator és el bobinat d'excitació, el segon és el bobinat de sortida. Un corrent altern d'una certa amplitud i freqüència es subministra a la bobina d'excitació i la bobina de sortida es connecta al dispositiu de mesura.

Quan el rotor d'esquirol gira, trenca periòdicament l'ortogonalitat inicial dels fluxos magnètics de les dues bobines, com a resultat de la distorsió de la imatge dels camps magnètics, periòdicament s'indueix un EMF a la bobina de sortida. Si el rotor està estacionari, aleshores el flux magnètic de la bobina d'excitació no es distorsiona i no s'indueix cap EMF a la bobina de sortida. Aquí, la magnitud de l'EMF generada és proporcional a la velocitat de rotació de l'eix.

Com que el corrent subministrat al bobinatge de camp té la seva pròpia freqüència, diferent de la velocitat de rotació de l'eix, aquest tacogenerador s'anomena asíncron. Entre altres coses, aquest disseny permet jutjar la direcció de rotació del rotor per la fase del senyal de sortida: quan es canvia la direcció de rotació, la fase s'inverteix.

Tacogenerador sincrònic de CA

Els tacogeneradors síncrons són màquines de CA sense escombretes.La magnetització del rotor es crea per un imant permanent mentre un o més bobinatges estan presents a l'estator. En aquest cas, tant l'amplitud del senyal de sortida com la seva freqüència seran proporcionals a la velocitat de gir de l'eix. Per tant, les dades de velocitat es poden mesurar tant pel valor d'amplitud (detecció d'amplitud) com directament per freqüència (detecció de freqüència). Tanmateix, la direcció de gir no es pot determinar a partir del senyal de sortida del tacogenerador síncron.

El rotor d'un tacogenerador de CA síncron es pot fer en forma d'imant multipolar i donar diversos polsos seguits en el senyal de sortida durant una revolució de l'eix. Aquests tacogeneradors, juntament amb els asíncrons, tenen una vida útil més llarga, ja que no disposen d'un dispositiu de recollida de raspalls propens al desgast mecànic.

Detecció de freqüència

Com que la freqüència de sortida d'un tacogenerador síncron no depèn de la temperatura i altres factors, les mesures de freqüència amb ell són més precises. El càlcul és molt senzill, n'hi ha prou de conèixer el nombre de parells de pols p del rotor:

Però també hi ha un matís. Perquè la precisió dels càlculs sigui prou alta, cal destinar un temps durant el qual teòricament la velocitat ja pot canviar, és a dir, que mentre es compten els polsos augmenta l'error de mesura, la qual cosa és perjudicial.

Per reduir l'error de mesura, el rotor es fa multipolar perquè els càlculs es puguin fer més ràpidament i, a continuació, la resposta del sistema de control pot seguir més ràpidament. Per a un pol, la freqüència es calcula mitjançant la fórmula següent:

on N és el nombre de polsos llegits, T és el període de recompte de polsos

Per a un tacogenerador síncron, l'amplitud del senyal canvia en funció de la velocitat, per tant, a l'hora de dissenyar el detector de freqüència de sortida, és important tenir en compte tot el rang possible d'amplituds de les tensions de sortida del tacogenerador.

Detecció d'amplitud

Amb el mètode d'amplitud per determinar la freqüència, el circuit del detector de freqüència serà més senzill, però aquí és important tenir en compte la influència de factors com ara: temperatura, canvi en el buit no magnètic, etc. Com més gran sigui freqüència , més gran és l'amplitud del senyal de sortida, per tant, el circuit detector sol ser un rectificador i Filtre de pas baix, on el factor de conversió mesurat en mV * rpm us permet determinar la freqüència mitjançant la fórmula següent:

A més dels tipus tradicionals de tacogeneradors tractats en aquest article, els sensors de pols també s'utilitzen en les tecnologies modernes. basat en optoacobladors, Sensors Hall etc. L'avantatge dels tacogeneradors és que quan es combinen amb un detector, no requereixen cap font d'alimentació addicional. Els desavantatges dels tacogeneradors tradicionals de tipus màquina inclouen una poca sensibilitat a baixes velocitats i un parell de frenada introduït.