مولدات Tacho - الأنواع والجهاز ومبدأ التشغيل

كلمة "tachogenerator" تأتي من كلمتين - من اليونانية "tachos" التي تعني "سريع" ومن اللاتينية "المولد". مولد التاكوجينور عبارة عن آلة قياس كهربائية متغيرة أو ثابتة ، يتم تثبيتها على عمود الجهاز وتحويل القيمة الحالية لسرعة دوران العمود إلى إشارة كهربائية ، تحمل المعلمة معلومات حول تردد الدوران.

يمكن أن تكون هذه المعلمة ولدت EMF أو قيمة تردد الإشارة. يمكن تغذية إشارة الخرج من مولد سرعة الدوران إلى شاشة عرض مرئية (على سبيل المثال ، شاشة) أو إلى جهاز تحكم أوتوماتيكي في سرعة عمود الدوران يعمل عليه مولد التاكوجينور.

تعد مولدات Tacho من عدة أنواع ، اعتمادًا على نوع الإشارة المتولدة عند الخرج: بجهد متناوب أو إشارة تيار (مولدات تاكو غير متزامنة أو متزامنة) ، أو بإشارة ثابتة.

مولد تاشوجينور DC

مولد التاكوجينور DC عبارة عن آلة تجميع ذات إثارة إما عن طريق مغناطيس دائم (أكثر شيوعًا) أو بواسطة ملف مثير (أقل شيوعًا) يقع على الجزء الثابت الخاص به. يتم تحفيز قياس emf على الملف الدوار لمولد سرعة الدوران ويتضح أنه يتناسب طرديًا مع السرعة الزاوية لدوران الدوار ، في الواقع مع معدل تغير التدفق المغناطيسي ، وفقًا تمامًا مع قانون الحث الكهرومغناطيسي.

تتم إزالة إشارة الخرج - الجهد الذي تتناسب قيمته أيضًا بشكل مباشر مع السرعة الزاوية لدوران الدوار - من خلال الفرش من المجمع. بما أن الوظيفة تتضمن جامع وفرش، فهذه الوحدة عرضة للتآكل بشكل أسرع من مولد سرعة التيار المتردد. تكمن المشكلة في أنه أثناء عملها ، تولد وحدة تجميع الفرشاة ضوضاء دافعة في إشارة الخرج لمولِّد السرعة هذا.

بطريقة أو بأخرى ، فإن إشارة الخرج لمولِّد سرعة التيار المستمر عبارة عن جهد ، مما يجعل من الصعب تحويل الجهد بدقة إلى سرعة ، لأن تدفق الانحراف المغناطيسي يعتمد على درجة حرارة المغناطيس ، وعلى المقاومة الكهربائية عند نقطة التلامس من الفرش مع المجمع (الذي يتغير بمرور الوقت) ، أخيرًا - من إزالة المغناطيس الدائم بمرور الوقت.

ومع ذلك ، في بعض الحالات ، تكون المولدات الكهربائية للتيار المستمر ملائمة لشكل تمثيل إشارة الخرج ، وكذلك الظاهرة الطبيعية لعكس قطبية هذه الإشارة وفقًا للتغيير في اتجاه دوران العمود.

تتميز مولدات التيار المستمر DC بـ «عامل التحويل» St ، والذي يعبر عن نسبة الجهد المزال Uout إلى تردد الدوران Frot المقابل للجهد المعطى.تم تحديد هذه المعلمة في الوثائق الفنية لجهاز التاكوجينور ويتم قياسها بالميليفولت مضروبًا في عدد الدورات في الدقيقة. بمعرفة هذه المعلمة والجهد الناتج من مولد التاكوجينور ، يمكنك حساب التردد الحالي باستخدام الصيغة:

محرك كهربائي مع مولد سرعة مدمج:

مولد التاكوجينور AC غير المتزامن

المولدات الميكانيكية غير المتزامنة AC متشابهة في التصميم لمحركات قفص السنجاب غير المتزامن... يتكون الجزء المتحرك هنا على شكل أسطوانة مجوفة (عادةً من النحاس أو الألومنيوم) ، ويحتوي الجزء الثابت على ملفين يقعان بزاوية قائمة مع بعضهما البعض. واحدة من لفات الجزء الثابت هي ملف الإثارة ، والثاني هو لف الإخراج. يتم توفير تيار متناوب بسعة وتردد معينين إلى ملف الإثارة ، ويتم توصيل ملف الإخراج بجهاز القياس.

عندما يدور دوار السنجاب ، فإنه يكسر بشكل دوري التعامد الأولي للتدفقات المغناطيسية للملفين ، نتيجة لتشويه صورة المجالات المغناطيسية ، يتم إحداث EMF بشكل دوري في ملف الإخراج. إذا كان الدوار ثابتًا ، فلن يتم تشويه التدفق المغناطيسي لملف الإثارة ولا يتم إحداث أي EMF في ملف الإخراج. هنا ، يتناسب حجم EMF المتولد مع سرعة دوران العمود.

نظرًا لأن التيار الموفر للملف الميداني له تردده الخاص ، والذي يختلف عن سرعة دوران العمود ، فإن هذا المحرك يسمى غير متزامن. من بين أشياء أخرى ، يتيح هذا التصميم الحكم على اتجاه دوران الدوار من خلال مرحلة إشارة الخرج - عند تغيير اتجاه الدوران ، تنعكس المرحلة.

متزامن AC tachogenerator

المولدات المتزامنة هي آلات AC بدون فرش.يتم إنشاء مغنطة الجزء المتحرك بواسطة مغناطيس دائم بينما يوجد ملف واحد أو أكثر على الجزء الثابت. في هذه الحالة ، سيكون كل من سعة إشارة الخرج وترددها متناسبين مع سرعة دوران العمود. لذلك يمكن قياس بيانات السرعة من خلال قيمة السعة (اكتشاف السعة) ومباشرة عن طريق التردد (اكتشاف التردد). ومع ذلك ، لا يمكن تحديد اتجاه الدوران من إشارة خرج مولد التاكوجينور المتزامن.

يمكن صنع الجزء المتحرك لمولد سرعة الدوران المتزامن AC على شكل مغناطيس متعدد الأقطاب وإعطاء عدة نبضات متتالية في إشارة الخرج لدورة واحدة من العمود. تتمتع هذه المولدات ، إلى جانب المولدات غير المتزامنة ، بعمر خدمة أطول ، نظرًا لعدم وجود جهاز تجميع الفرشاة عرضة للتآكل الميكانيكي.

كشف التردد

نظرًا لأن تردد خرج مولد التاكوجينور المتزامن لا يعتمد على درجة الحرارة وعوامل أخرى ، فإن قياسات التردد باستخدامه تكون أكثر دقة. الحساب بسيط للغاية ، يكفي معرفة عدد أزواج القطب p من الدوار:

ولكن هناك فارق بسيط. من أجل أن تكون دقة الحسابات عالية بما يكفي ، من الضروري تخصيص الوقت الذي يمكن أن تتغير فيه السرعة نظريًا بالفعل ، مما يعني أنه أثناء حساب النبضات ، يزداد خطأ القياس ، وهو أمر ضار.

لتقليل خطأ القياس ، يكون الدوار متعدد الأقطاب بحيث يمكن إجراء الحسابات بشكل أسرع ، ثم يمكن أن تتبع استجابة نظام التحكم بشكل أسرع. بالنسبة لقطب واحد ، يتم حساب التردد باستخدام الصيغة التالية:

حيث N هو عدد النبضات المقروءة ، T هي فترة عد النبضات

بالنسبة لمولد التاكوجين المتزامن ، يتغير اتساع الإشارة اعتمادًا على السرعة ، لذلك ، عند تصميم كاشف تردد الخرج ، من المهم مراعاة النطاق الكامل المحتمل لسعات جهد الخرج لمولد التاكوجينور.

كشف السعة

باستخدام طريقة السعة لتحديد التردد ، ستكون دائرة كاشف التردد أبسط ، ولكن من المهم هنا مراعاة تأثير عوامل مثل: درجة الحرارة ، والتغير في الفجوة غير المغناطيسية ، وما إلى ذلك. التردد ، كلما زاد اتساع إشارة الخرج ، وبالتالي فإن دائرة الكاشف عادة ما تكون مقومًا و مرشح تمرير منخفض، حيث يسمح لك عامل التحويل المقاس بالسيارات بالدقيقة * بتحديد التردد باستخدام الصيغة التالية:

بالإضافة إلى الأنواع التقليدية لمولدات سرعة الدوران التي تمت مناقشتها في هذه المقالة ، تُستخدم مستشعرات النبض أيضًا في التقنيات الحديثة. على أساس optocouplers, مجسات القاعة الخ. ميزة مولدات التاكوجين هي أنه عند إقرانها بكاشف ، فإنها لا تتطلب أي مصادر طاقة إضافية. تشمل عيوب المولدات الكهربائية التقليدية من نوع الماكينة ضعف الحساسية عند السرعات المنخفضة وعزم دوران الكبح.