Prądnice

tachometryczn

e

Opracowano na podstawie pracy inżynierskiej:
S. Pawelec, Pomiar prędkości obrotowej w elektrycznych układach
napędowych, Częstochowa 2007

 

                                       

 

                                                     

Prądnice tachometryczne są to specjalne

mikromaszyny elektryczne, których zadaniem
jest

zamiana

prędkości

obrotowej

na

proporcjonalny do niej sygnał elektryczny.

Sygnał ten może być wykorzystany do

pomiaru prędkości obrotowej albo może być
doprowadzany do wejścia regulatora lub
sprzężeń zwrotnych w układach regulacji.

W prądnicach tachometrycznych istotne jest,

aby napięcie robocze było proporcjonalne do
prędkości obrotowej

.

 

                                                                 

Prądnice tachometryczne różnią się rodzajem
sygnału na wyjściu: może on być sygnałem
stałoprądowym lub zmiennoprądowym.

Ważną cechą prądnic tachometrycznych jest
możliwość rozpoznawania kierunku wirowania
układu napędowego.

W prądnicach prądu stałego podczas zmiany
kierunku następuje zmiana polaryzacji napięcia
wyjściowego, natomiast w prądnicach
tachometrycznych prądu przemiennego występuje
zamiana fazy napięcia wyjściowego.

Podstawowymi kryteriami doboru i oceny jakości prądnic
tachometrycznych są:

      liniowość charakterystyki zewnętrznej U=f(n),

      stromość charakterystyki i możliwość zmiany jej

pochylenia,
      zakres pomiaru prędkości obrotowej

  kształt krzywej napięcia roboczego, przy czym pożądane

jest napięcie stałe lub sinusoidalne o określonej
częstotliwości,
      stałość charakterystyki np. niezależność od zmian

temperatury
    

własności

mechaniczne:

moment

bezwładności,

gabaryty, prostota konstrukcji, cichobieżność, pewność ruchu
oraz brak części zużywających się ( szczotki, powierzchnia
komutatora ).

Uproszczony przekrój prądnicy z bocznikami magnetycznymi i
uzwojeniem twornika ułożonym w żłobkach wirnika:
1-bocznik magnetyczny,
2-uzwojenie wzbudzenia,
3-komutator i szczotki

Twornik prądnicy może być wykonany tradycyjnie czyli uzwojenie jest
ułożone w żłobkach na jego obwodzie.

Inne

sposoby

to

naklejenie

na

bocznej

powierzchni

ferromagnetycznego pakietowanego z blach cylindra lub nawinięcie
na płaskim niemagnetycznym karkasie tworzącym tak zwany wirnik
bezżelazowy typu kubkowego albo tarczowego.
Stosując tworniki niekonwencjonalne poprawione zostają własności
dynamiczne tego rodzaju prądnic po przez znaczne zmniejszenie
indukcyjności uzwojenia oraz momentu bezwładności wirnika.
Dodatkowo w wyniku braku żłobków na obwodzie twornika zostają
wyeliminowane harmoniczne żłobkowe występujące w napięciu
wyjściowym.

b

a

c

Budowa nietypowych prądnic DC:

a - z wirnikiem ferromagnetycznym bezżłobkowym,
b-kubkowym,
c-tarczowym
(1-uzwojenie wzbudzenia, 2-magnes trwały, 3-nabiegunniki, 4-wirnik, 5-
komutator,
6-szczotki, 7-uzwojenie twornika naklejone na powierzchni bocznej wirnika.

)

(

p

a

i

wy

R

R

I

U

U







r

U

i

k

U





'

r

obc

p

a

U

wy

R

R

R

k

U









1

/

R

obc

=∞

r

U

wy

k

U





/

Zbiór charakterystyk wyjściowych idealnej prądnicy DC , U

wy

=f(Ω

r

)

dla R

obc

=const, obszar zakreskowany to skutek oddziaływania

twornika,
Ω

rN

– prędkość kątowa znamionowa

.

Charakterystyka wyjściowa prądnicy tachometrycznej prądu stałego
z widoczną asymetria napięcia oraz zaznaczeniem obszaru
tzw. strefy martwej M

.

Zasada budowy prądnicy homopolarnej:
1- uzwojenie wzbudzenia zasilane prądem stałym,
2-tarcza przewodząca (twornik),
3,4-szczotki

Zasada budowy prądnicy indukcyjnej:
1-uzwojenie stojana,
2 i 3-zewnętrzna i wewnętrzna część magnetowidu,
4-wirnik kubkowy

Zasada działania prądnicy indukcyjnej oraz zasada
powstawania strumienia Φ

df

w obwodzie głównym

prądnicy

 

Charakterystyka wyjściowa u=f(v) prądnicy tachometrycznej
indukcyjnej

Schemat budowy prądnic tachometrycznych synchronicznych:
a i b o wzbudzeniu magnesem trwałym dwu lub cztero biegunowym i o
uzwojeniu wyjściowym jedno lub wielo- pasmowym w stojanie;
c i d induktorowej o uzwojeniu wyjściowym jedno lub wielo- pasmowym;
e i f induktorowej o wzbudzeniu homopolarnym jedno lub dwu wieńcowej.
1-uzwojenie wzbudzenia, 2-uzwojenie wyjściowe, 3-wieńce zębów wirnika, 4-
droga strumienia wzbudzenia.

Prądnice tachometryczne synchroniczne induktorowe
maja uzwojenia wzbudzenia i uzwojenia wyjściowe. Mogą one
być wykonane w dwóch wariantach:

     przemiennobiegunowe ( heteropolarne ) – uzwojenie
wzbudzenia jest nawinięte na tych samych zębach stojana, na
których umieszczono uzwojenie wyjściowe
        jednakobiegunowe ( homopolarne ) – cewka uzwojenia
wzbudzenia jest umieszczona poza uzwojeniem wyjściowym
tworząc układ o jednym lub dwóch wieńcach zębów.

Prądnice tachometryczne synchroniczne dzielimy na

trzy podstawowe kategorie:

 
     prądnice o wyjściu przemiennonapięciowym
     prądnice o wyjściu częstotliwościowym
     prądnice o wyjściu stałoprądowym

Schemat układu prądnicy tachometrycznej synchronicznej
jednofazowej o wyjściu stałoprądowym