2tom203

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 408

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 408

O

% »ii v

Rys. 5.138. Charakterystyka wyjściowa prądnicy tachometrycznej dwufazowej

Rys. 5.139. Ilustracja sposobu wyznaczania błędu amplitudowego ora2 zakresu znamionowego prędkości obrotowej

_w

u>j/p

amplitudowy również nie przekracza AU jest zwykle kilkanaście procent większa od v_jY i o tyle można rozszerzyć zakres prędkości znamionowych;

—    błąd fazowy A ą> — maksymalna różnica między fazą napięcia wyjściowego rzeczywistego i fazą tego napięcia w punkcie charakterystyki dla v„, przy znamionowym zakresie zmian prędkości;

—    błąd niedokładności zera — napięcie wyjściowe przy nieruchomym wirniku spowodowane nieuniknioną technologicznie niesymetrią obwodu magnetycznego i niepros-topadłością osi magnetycznych uzwojeń.

We współcześnie produkowanych PTI wymienione błędy wynoszą: błąd amplitudowy 0,02-7-2%, błąd fazowy 0,5 + 2°, btąd niedokładności zera ą 100 mV (w specjalnych wykonaniach ^ 10 mV).

Typowe parametry eksploatacyjne spotykane najczęściej:

—    nachylenie charakterystyki idealnej — 0,001+0,02 V/(obr/min);

—    przesunięcie fazowe napięcia wyjściowego w punkcie charakterystyki przy v_iV w stosunku do napięcia wzbudzenia przy pracy sygnałowej (Z_obc = x)—10+40'.

Obszar zastosowań PTI stale się zawęża ze względu na drogą i skomplikowaną technologię, trudne do skompensowania błędy amplitudowe i fazowe oraz występowanie błędu niedokładności zera. Dzieje się lak pomimo ich zalet, takich jak: mała masa i bezwładność wirnika, bezzestykowość, stała częstotliwość sygnału wyjściowego i duża pewność ruchu.

Obecnie podstawowym zastosowaniem małych prądnic indukcyjnych kubkowych są zespoły z silnikiem wykonawczym, w których pełnią rolę tłumika elektromagnetycznego. Wówczas maszyny tc nic muszą być lak dokładnie wykonane jak prądnice tachometryczne. Przy bardzo starannym wykonaniu i pracy sygnałowej prądnice indukcyjne są stosowane jako mierniki przyspieszeń. W przypadku zasilania uzwojenia wzbudzenia prądem stałym, w uzwojeniu sygnału pojawia się napięcie tylko przy zmianach prędkości wirowania.

Prądnice tachometryczne synchroniczne

Są to małe bezzestykowe maszyny synchroniczne wykonywane zazwyczaj w dwu podstawowych odmianach:

—    jako maszyny wzbudzane magnesami trwałymi wirnika;

—    jako maszyny typu induktorowego o nieuzwojonym uzębionym wirniku z uzwojeniem roboczym i uzwojeniem wzbudzenia umieszczonymi na stojanie (rys. 5.140).

Prądnice tachometryczne synchroniczne są bezkonkurencyjne pod względem prostoty konstrukcji i kosztów ich wytwarzania.

W jedno- lub wielopasmowym uzwojeniu wyjściowym prądnicy przy obracaniu się wirnika indukuje się napięcie rotacji, którego wartość i częstotliwość są proporcjonalne do prędkości wirowania. Przy sinusoidalnym rozkładzie pola wzbudzenia napięcie jest wyrażone wzorem

(5.165)

U, = —pr k„N<P_fpQ_r = c_tQ_r

J 2

zaś jego częstotliwość

/=J^ = _C2fl, lub f-2n

Z₂Q_r

2n

(5.166)

przy czym: <P_f — amplituda rozkładu przestrzennego strumienia magnesów trwałych lub amplituda modulacji strumienia wzbudzenia w prądnicy typu induktorowego; Z₂ — liczba zębów wieńca wirnika prądnicy induktorowej.

Rys. 5.140. Zasady konstrukcji synchronicznych prądnic tachometrycznych: a) o wzbudzeniu magnesem trwałym; b) induktorowej dwuwieńcowej

/ uzwojenie wzbudzenia, 2 — uzwojenie wyjściowe, 3 wieńce zębów wirnika,

4    droga strumienia wzbudzenia,

5    — magnes trwały

Parametrem wyjściowym prądnicy może więc być: napięcie przemienne (amplituda lub wartość skuteczna), częstotliwość tego napięcia lub wartość średnia napięcia wyprostowanego w układzie prostownikowym. Przy obciążeniu prądnicy (Z_obc < co) charakterystyka wyjściowa prądnicy z wyjściem przemiennonapięciowym staje się nieliniowa, gdyż przy zmianach prędkości zmienia się jednocześnie częstotliwość napięcia, a więc i impedancja obciążenia. Dlatego prądnica taka nadaje się jedynie do pomiaru prędkości przy współpracy z indywidualnie wycechow'anym miernikiem. Jej dokładność (przy zastosowaniu wysezonowanych magnesów trwałych o małym współczynniku temperaturowym remanencji « const) zależy tylko od klasy miernika i precyzji cechowania.

Przebieg charakterystyki prądnicy z wyjściem staloprądowym oraz jej cechy użytkowe są podobne do prądnic prądu stałego. Prądnica ta nie rozróżnia jednak kierunku

wirowania.

W celu ograniczenia pulsacji wyprostowanego napięcia wyjściowego wprowadza się często układy wielopasmowe. W prądnicach typu induktorowego o dużej liczbie zębów Wmika Z₂ (zwiększenie częstotliwości przed prostownikiem) i wielu pasmach uzwojenia (3 — 24) pulsacje nie przekraczają 0,1%, czyli o rząd wielkości mniej niż w PTPS. W tachometrycznych prądnicach synchronicznych o magnesach trwałych stosuje się też czasem filtry wygładzające, zwiększające jednak stałą czasu obwodu wyjściowego.

Najkorzystniejsze właściwości ma prądnica synchroniczna z wyjściem częstotliwościowym, której charakterystyka wyjściowa / = ę(Q_r) jest ściśle liniowa. W teorii automatyki określa się taki element jako idealny człon wzmacniający. Prądnice takie wyposaża ^S1? często w elektroniczne układy formujące napięcie wyjściowe w ciąg impulsów Prostokątnych o stałej wysokości. Dlatego też nadają się idealnie do współpracy