Асинхронные тахогенераторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра общей электротехники

Реферат на тему:

Асинхронные тахогенераторы

Факультет: МТ Преподаватель:

Группа: ТМ-902 Стернина С.Л.

Студент: Белякова В.А.

Новосибирск 2011

Содержание

Введение

Общие сведения и классификация тахогенераторов

Анализ погрешностей асинхронных тахогенераторов

Крутизна, несимметрия выходной характеристики. Положительные и отрицательные качества асинхронных тахогенераторов

Работа асинхронного тахогенератора, при возбуждении постоянным током

Список литературы

Введение

Основой для создания электрических машин и трансформаторов явился открытый М.Фарадеем закон электромагнитной индукции. Начало практического применения электрических машин было положено русским академиком Б.С.Якоби, который в 1834 г. создал конструкцию электрической машины, явившуюся прототипом современного электродвигателя.

Практическое применение трансформаторов началось в 1876 г., когда русский ученый П. Н. Яблочков впервые применил трансформаторы для питания изобретенных им электрических свечей. Широкому применению электрических машин в промышленности способствовало изобретение русского инженера М.О. Доливо-Добровольского (в 1889 году) трехфазного асинхронного двигателя, отличающегося простотой конструкции и высокой надежностью. К началу XX в. были созданы почти все виды современных электрических машин и разработаны основы их теории.

Электрические машины малой мощности (микромашины), применяются в системах и устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве функциональных элементов. Все электромашинные элементы автоматики разделяются на три группы:

ь исполнительные двигатели;

ь электромашинные усилители;

ь информационные машины.

Исполнительные двигатели осуществляют преобразование электрического сигнала в механическое перемещение, они могут быть асинхронными, постоянного тока и шаговыми.

Электромашинные усилители служат для усиления мощности электрических сигналов.

Информационные машины включают в себя тахогенераторы, сельсины, магнесины и вращающиеся трансформаторы. Эти машины служат для преобразования механических величин (угла поворота, частоты вращения или ускорения) в электрический сигнал или для передачи механического перемещения на расстояние.

Общие сведения и классификация тахогенераторов

Тахогенераторами называют электрические микромашины, работающие в генераторном режиме и служащие для преобразования угловой скорости в пропорциональный электрический сигнал. При этом закон преобразования определяется выходной характеристикой тахогенератора.

Уравнение показывает, что тахогенератор можно использовать для электромеханического дифференцирования, если функцию задавать в виде угла поворота ротора.

Конструкция тахогенераторов практически не отличается от конструкции соответствующих типов электрических двигателей. Тахогенераторы подразделяют на три основные группы:

ь коллекторные постоянного тока;

ь асинхронные переменного тока;

ь синхронные.

Основными требованиями, предъявляемыми к тахогенераторам, являются:

1) минимальная погрешность отображения функциональной зависимости, под которой понимают отклонение выходной характеристики от линейной зависимости;

2) минимальное изменение фазы выходной э.д. с., при изменении угловой скорости ротора (для асинхронного тахогенератора);

3) максимальная крутизна;

4) малый момент инерции ротора;

5) малая электромагнитная постоянная времени.

Погрешность отображения функциональной зависимости дUт определяется как отношение наибольшей по абсолютному значению погрешности в номинальном диапазоне угловых скоростей к выходному напряжению, при номинальной угловой скорости ротора. Изменение фазы выходной э.д.с. асинхронного тахогенератора дф определяется как наибольшая разность фаз э.д.с. на выводах выходной обмотки тахогенератора при изменении угловой скорости ротора в номинальном диапазоне.

Анализ погрешностей асинхронных тахогенераторов

Погрешности асинхронного тахогенератора принято делить на два вида -- амплитудные и фазовые.

Амплитудной погрешностью дU называется выраженное в процентах отклонение реальной характеристики Ur =f (v), при данной скорости v от идеальной, отнесенное к номинальному (максимальному) значению выходного напряжения Uгн (при v =vh).

Фазовой погрешностью дф называется отклонение фазы выходного напряжения Ur от фазы напряжения, принятого за базовое.

Величина амплитудной и фазовой погрешностей зависит не только от свойств тахогенератора, но и от того, какая характеристика принята за идеальную, какое напряжение Ur (v) принято за базовое, т. е. от того, как откалиброван тахогенератор.

Именно поэтому на практике амплитудную и фазовую погрешности тахогенератора подразделяют на:

1) скоростные по амплитуде дUv и по фазе дфv;

2) температурные соответственно дUv и по фазе дфv;

3) частотные дUv и по фазе дфv .

Крутизна, несимметрия выходной характеристики. Положительные и отрицательные качества асинхронных тахогенераторов

Крутизна выходной характеристики [В/(об/мин)]:

определяет чувствительность тахогенератора к изменению скорости вращения. Чем больше крутизна выходной характеристики, тем точнее и чувствительнее (к изменению скорости) работает вся система автоматического регулирования, элементом которой является тахогенератор.

Крутизна k зависит от величины магнитного потока возбуждения Фds сопротивления ротора Zr, числа витков генераторной обмотки wr. Чем больше поток обмотки возбуждения Фds, тем больше э. д. с. и ток ротора, больше поток Фqr, а, следовательно, и выходное напряжение Ur. Чем меньше Zr и больше число витков генераторной обмотки wr, тем больше ток ротора и выходное напряжение тахогенератора Ur, а значит, и его крутизна k.

Увеличение крутизны (выходной характеристики) тахогенератора почти всегда ведет к увеличению его амплитудной и фазовой погрешностей. Действительно, увеличение крутизны требует уменьшения сопротивления ротора Zr (а оно в основном активное), в то же время уменьшение Rr ведет к уменьшению линейности выходной характеристики, к увеличению амплитудной и фазовой погрешностей. То же самое можно сказать и о влиянии увеличения wr.

Поэтому при проектировании тахогенераторов всегда исходят из того, что от него требуется -- либо большая крутизна k, либо меньшие погрешности дU и дф.

Крутизна современных тахогенераторов весьма различна и определяется назначением тахогенератора: у точных тахогенераторов k=1-3 мВ/ (об/мин); у тахогенераторов следящих систем k=6+10 мВ/(об/мин).

Несимметрия выходной характеристики -- зависимость величины (амплитуды) выходного напряжения тахогенератора от направления вращения явление весьма нежелательное. При изменении направления вращения ротора теоретически должна меняться на обратную (на 180°) только фаза выходного напряжения. Однако практически у всех тахогенераторов выходная характеристика несимметрична, при вращении ротора в различных направлениях она имеет разную крутизну, особенно в начальной части -- при малых n.

Большое влияние на несимметрию (особенно при малых n) оказывает остаточная э.д.с. тахогенератора Ео, наводимая в генераторной обмотке при неподвижном роторе.

Выходную э. д. с. тахогенератора можно рассматривать как сумму остаточной э.д.с. ЕО (при n? 0), и основной генераторной э. д. с. Erv, изменяющейся прямо пропорционально скорости:

Так как при изменении направления вращения Eo остается постоянной, а Erv меняет фазу на 180°, то, как это видно из векторной диаграммы на рис. 3, выходная э.д.с. Ет изменяется по величине.

Важнейшим способом борьбы с несимметрией выходной характеристики является уменьшение остаточной э.д.с. Е_0.

К положительным качествам асинхронных тахогенераторов, которые способствуют их весьма широкому распространению, следует отнести:

ь бесконтактность -- отсутствие скользящих контактов;

ь малоинерционность, обусловленную малым моментом инерции ротора;

ь наличие малого момента сопротивления (трения в подшипниках и тормозящего электромагнитного), вследствие отсутствия радиальных и аксиальных сил, действующих на ротор;

ь большую надежность;

ь неплохую стабильность характеристик.

Недостатками асинхронных тахогенераторов, ограничивающими области их применения, являются:

ь теоретическая и практическая нелинейность выходной характеристики;

ь наличие фазовой погрешности;

ь наличие остаточного напряжения;

ь малая выходная мощность, что приводит к необходимости увеличения габаритов (асинхронный ТГ по габаритам в 2-4 раза больше ТГ постоянного тока, имеющего одинаковую выходную мощность);

ь низкий cos ф большие габариты и масса.

Однако несмотря на наличие существенных недостатков асинхронные тахогенератры с полым ротором как у нас, так и за рубежом выпускаются в больших количествах.

Работа асинхронного тахогенератора при возбуждении постоянным током

асинхронный тахогенератор ток погрешность

В схемах автоматики нередко асинхронные тахогенераторы возбуждаются постоянным током. Рассмотрим физические процессы, имеющие место в тахогенераторе в этом случае. При постоянной скорости вращения (n = const) э. д. с. вращения, наводимая в «волокнах» ротора постоянным по величине потоком возбуждения Фds постоянна

Er = n(Фds=const).

Постоянными по величине являются и ток ротора от этой э. д. с. и поток Фqr, возбуждаемый током ротора. Это значит, что э. д. с. в генераторной обмотке не наводится. При n = const:

При переменной скорости вращения (n= var) пропорционально скорости изменяются э. д, с. вращения ротора (Er = nФds) ток ротора и возбуждаемый им поток ротора Фqr попоперечной оси. Это значит, что в генераторной обмотке наводится э. д. с., пропорциональная производной скорости n по времени:

Так как скорость n пропорциональна первой производной угла по времени n = da/dt, то, очевидно, что э. д. с. генераторной обмотки будет пропорциональна второй производной угла по времени: т. е. ускорению.

Таким образом, выходная э. д. с. Ег и выходное напряжение Uг асинхронного тахогенератора при питании его обмотки возбуждения постоянным током пропорциональны ускорению ротора. Иными словами, тахогенератор в этом режиме является генератором -- датчиком ускорений.

Как датчики ускорений асинхронные тахогенераторы довольно широко используются в схемах автоматики: например, в приборах, предназначенных для определения и записи кривой вращающего момента асинхронных двигателей в динамическом режиме.

Список литературы

1. Е.В. Армейский «Электрические машины» :Москва «высшая школа» 1985 год.

2. Ф.М.Юферов « Электрические машины автоматических устройств» :Москва «высшая школа» 1976 год.

3. Хрущев В.В. «Электрические машины систем автоматики» -Л. «Энергоавтомиздат» 1985 год.

Размещено на Allbest.ru