Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Крутизна — выходная характеристика
Крутизна выходной характеристики ТГП S определяется как изменение выходного напряжения на единицу частоты вращения ротора. [1]
Как меняется крутизна выходной характеристики в зависимости от характера нагрузки. [3]
В процессе работы тахогенераторов крутизна выходной характеристики может изменяться, что снижает их точность. [5]
Большое значение имеет также крутизна выходной характеристики тахогенератора ku Л ВЫх / А / г, представляющая собой величину нарастания выходного напряжения на 1 об / мин. [6]
Из (26.36) следует, что крутизна выходной характеристики нелинейно зависит от частоты вращения якоря тахогенератора. С увеличением К крутизна растет. [7]
Снижение скоростных погрешностей почти всегда вызывает уменьшение крутизны выходной характеристики тахогенератора . [8]
Умножители предназначены для увеличения быстродействия системы и повышения крутизны выходной характеристики измерителя . Импульсы с умножителей частоты 3, 4 поступают на смеситель 5, на выходе которого выделяется разность входных частот. Количество импульсов, зафиксированных на цифровом табло счетчика импульсов 6 в течение 1 сек, равно величине МД /, где М — коэффициент умножения умножителя; Д [ — разность частот струн преобразователя. [9]
Как влияет ток в якоре ТГ постоянного тока на крутизну выходной характеристики . [10]
Как влияет ток в якоре ТГ постоянного тока на крутизну выходной характеристики . [11]
В / Со) формул ( 61) характеризует крутизну выходной характеристики ГДТ . [12]
Качество работы ТГП оценивается следующими техническими показателями: линейностью, асимметрией, крутизной выходной характеристики и зоной нечувствительности. [14]
Нелинейность выходной характеристики обусловлена непостоянством потока возбуждения и сопротивления ротора при изменении частоты вращения. Крутизна выходной характеристики тахогенератора составляет 1 — 10 мВ / об / мин. [15]
Источник
Теоретическая часть. 4.2.1 Общие сведения о тахогенераторах
2015-03-08
1976
4.2.1 Общие сведения о тахогенераторах
Тахогенераторы предназначены для измерения угловых скоростей вращения и конструктивно представляют собой генераторы постоянного или переменного тока. В отличие от обычных генераторов у тахогенераторов выходное напряжение (В) должно быть пропорциональным скорости вращения ротора – (об/мин). Эта зависимость называется скоростной характеристикой.
В зависимости от выполняемой функции в тахогенераторах допускаются различные погрешности от нелинейности и стабильности характеристики.
Наименьшую нелинейность характеристики (0.05 ¸ 0.1 %) должны иметь тахогенераторы – элементы счетно-решающих устройств, которые выполняют операции дифференцирования и интегрирования. Для дифференцирования какой-либо функции необходимо поворачивать ротор тахогенератора на углы, пропорциональные величине этой функции, тогда выходное напряжение будет пропорционально производной от этой функции.
Передаточная функция тахогенератора в этом случае имеет вид реального дифференцирующего звена:
где К – крутизна ЭДС тахогенератора в мВ/(об/мин);
Т – постоянная времени, определяемая в основном скоростью протекания электромагнитных процессов в машине, т.е. активными и реактивными сопротивлениями выходной обмотки и нагрузкой (электромеханической постоянной времени, обусловленной инерцией полого ротора тахогенератора, обычно пренебрегают).
Для интегрирования функции по времени надо преобразовать её в электрическое напряжение и вращать ротор так, чтобы ЭДС его генераторной обмотки в любой момент времени компенсировала это напряжение. Тогда угол поворота ротора будет пропорционален величине интеграла по времени от данной функции.
4.2.2 Тахогенераторы постоянного тока
Тахогенераторы постоянного тока представляют собой коллекторный генератор постоянного тока. Выполняются с независимым возбуждением (рис. 1а) или с возбуждением постоянным магнитом (рис. 1б).
При неизменном токе возбуждения JВ, т.е. при неизменном потоке Ф, ЭДС тахогенератора пропорциональна скорости вращения:
где Ce – постоянная тахогенератора, определяемая конструкцией;
n – скорость вращения в об/мин.
Рис. 1 Тахогенераторы постоянного тока: а – независимое возбуждение, б – возбуждение постоянным магнитом
При нагружении тахогенератора сопротивлением Rн его выходное напряжение
где R0 – сопротивление якорной обмотки, включая и сопротивление щёточного контакта.
Из уравнений (2.2.2), (2.2.3) находим уравнение выходной характеристики тахогенератора:
крутизна выходного напряжения.
Часто под крутизной выходного напряжения принимается число вольт приходящееся на 1000 об/мин. В малых тахогенераторах специального назначения эта величина составляет 3 ¸ 5 В, а в тахогенераторах общего применения – 50 ¸ 100 В и более. Диапазон измеряемых скоростей вращения тахогенератора постоянного тока составляет 0 ¸ 10000 об/мин.
В идеализированном случае (Ф – const, и – const) выходные характеристики будут линейными. На рис.2 изображены сплошными линиями выходные характеристики для различных сопротивлений нагрузки. Угол наклона уменьшается при уменьшении сопротивления нагрузки.
Практически выходная характеристика отклоняется от линейного закона в результате размагничивающего действия реакции якоря, наличия нелинейного сопротивления в переходном контакте между коллектором и щётками и изменения тока возбуждения при её нагреве.
Для уменьшения влияния размагничивающего действия реакции якоря желательно иметь в цепи нагрузки большое сопротивление и работать при небольших скоростях вращения.
Нелинейный характер сопротивления щёточного контакта также создаёт погрешность, т.к. падение напряжения под парой щёток (2DUЩ) можно приблизительно считать постоянным, не зависящим от тока нагрузки.
Поэтому в области малых скоростей тахогенератор становится нечувствительным к изменению скорости вращения (рис.3).
Для уменьшения погрешности, создаваемой 2DUЩ, в тахогенераторах применяют металлографические щётки, у которых величина 2DUЩ очень мала. В прецизионных тахогенераторах, предназначенных для счётно-решающих устройств, щётки изготавливают с серебряными и золотыми напайками, поэтому погрешностью от 2DUЩ можно пренебречь.
Рис. 2 Выходные характеристики тахогенератора
Рис. 3 Нулевой сигнал тахогенератора
Нагревание обмоток возбуждения тахогенератора приводит к уменьшению потока возбуждения, следовательно, к уменьшению выходного напряжения. Для стабилизации крутизны применяют при независимом возбуждении сильно насыщенную магнитную систему. В тахогенераторах с возбуждением постоянными магнитами изменения температуры окружающей среды оказывают меньшее влияние на величину магнитного поля магнитов.
Большим достоинством тахогенераторов постоянного тока является отсутствие фазовой погрешности. К недостаткам их относятся: сравнительно большие вес и стоимость, нестабильность выходной характеристики из-за наличия скользящего контакта, пульсация выходного напряжения и радиопомехи.
В общем случае различают скоростные, якорные, зубцовые и коллекторные пульсации выходного напряжения. Наименьшие пульсации у малогабаритных тахогенераторов с полым бескаркасным якорем, которые имеют меньшую механическую инерционность и улучшенные условия коммутации благодаря малому значению индуктивности обмотки якоря.
4.2.3 Асинхронные тахогенераторы
По конструктивному исполнению асинхронный тахогенератор подобен асинхронному двигателю с немагнитным полым ротором. Он состоит из статора и неподвижного сердечника ротора, между которыми в воздушном зазоре вращается тонкостенный немагнитный полый цилиндр (рис.4).
На статоре генератора помещаются две однофазные обмотки, взаимно сдвинутые по его окружности на половину полюсного шага (на 90 электрических градусов). Одна из обмоток включается в сеть переменного тока напряжением UВ и называется обмоткой возбуждения – wВ, а другая с числом витков wГ – генераторной. Взаимная индукция между этими обмотками отсутствует вследствие взаимной перпендикулярности их осей, поэтому при неподвижном роторе – цилиндре в генераторной обмотке ЭДС отсутствует. При вращении ротора с угловой скоростью da/dt его образующие пересекают пульсирующее магнитное поле ФВ возбуждения и в них возникает ЭДС вращения. Эта ЭДС вызывает в роторе ток Jq, создающий по оси генераторной обмотки пульсирующее поперечное поле Фq . Поле Фq , пульсируя с частотой напряжения возбуждения – UВ , индуцирует в генераторной обмотке ЭДС, амплитуда которой пропорциональна скорости вращения цилиндра.
Рис. 4 Схема асинхронного тахогенератора
На рис.5 представлены кривые выходной характеристики при различных значениях нагрузки Zn.
Рис. 5 Выходная характеристика асинхронного тахогенератора
В идеализированном тахогенераторе выходная характеристика линейная (кривая 1). В реальных тахогенераторах эта зависимость отклоняется от линейной (кривая 2), т.е. появляется амплитудная погрешность. Причинами отклонения выходной характеристики от линейной зависимости являются:
а) технологические неточности при изготовлении;
б) электромагнитная реакция ротора, изменяющая величину потоков ФВ и Фq при изменении режима работы тахогенератора (скорости вращения и нагрузки);
в) изменение сопротивления полого ротора при изменении скорости вращения;
г) изменение сопротивления обмоток и магнитного сопротивления машины по различным осям под влиянием температуры, насыщения и др.
Из-за технологических неточностей при изготовлении тахогенераторов (отклонения обмоток статора wВ и wГ от взаимно — перпендикулярного положения, неравномерность воздушного зазора и толщины полого ротора, неоднородность структуры магнитных материалов и т.д.) в генераторной обмотке при неподвижном роторе индуктируется некоторая остаточная ЭДС, называемая нулевым сигналом. Нулевой сигнал, обусловленный неточным взаимным расположением обмоток wВ и wГ , может быть уменьшен размещением обмоток на разных элементах магнитопровода, например wВ на внешнем статоре, wГ на внутреннем (сердечнике). Это даёт возможность поворотом сердечника установить минимальный нулевой сигнал.
Другие методы уменьшения нулевого сигнала основаны на компенсации остаточного ЭДС или остаточной намагничивающей силы.
Полностью устранить нулевой сигнал указанными методами не удаётся из-за неравномерности толщины полого ротора, т.к. эта неравномерность приводит к электрической асимметрии ротора и величина остаточной ЭДС будет зависеть от углового положения ротора.
При рассмотрении идеализированного тахогенератора предполагалось, что величина потока ФВ остаётся неизменной при всех режимах работы. В действительности этот поток изменяется при изменении нагрузки в генераторной обмотке. Асинхронный тахогенератор можно рассматривать как трансформатор с вращающейся короткозамкнутой вторичной обмоткой, в которой кроме трансформаторной ЭДС от пульсации поля возбуждения ФВ индуктируется ещё ЭДС вращения от пересечения этого поля образующими цилиндра. Тонкостенный цилиндр представляет собой равномерно распределённую обмотку и не имеет определённой фиксированной магнитной оси. Под действием поперечного потока ФВ в элементах полого ротора индуктируется ЭДС вращения e¢u и возникают токи i¢u, которые распределены относительно осей машины так же, как и токи, создаваемые трансформаторными ЭДС. При этом появляется добавочная продольная составляющая намагничивающей силы ротора F2d, изменяющая ток возбуждения J1 (рис. 6а).
Рис. 6а Расположение магнитного потока тахогенератора
Рис. 6б Расположение выходного напряжения тахогенератора
В результате изменяется ЭДС возбуждения EВ, продольный поток – ФВ и ЭДС в генераторной обмотке:
где – обмоточный коэффициент обмотки возбуждения. Т.к. поток Фq пропорционален скорости вращения ротора, то ЭДС e¢u, токи i¢u и н.с. F2d будут пропорциональны уже квадрату этой скорости. Следовательно, они будут не линейно уменьшать магнитный поток и ЭДС Eг при увеличении скорости вращения.
При подключении к выходной обмотке нагрузки по ней протекает ток Jг, который создаёт некоторую н.с. Frq. Результирующая н.с. по поперечной оси Fq=F2q1+F1q, т.е. она будет отличаться от н.с. F2q1 при холостом ходе. Кроме того, выходное напряжение тахогенератора под нагрузкой будет меньше, чем при холостом ходе, за счёт падения напряжения в обмотках генератора.
Уравнение выходной характеристики в комплексной форме имеет вид:
где k – коэффициент пропорциональности;
n=n/n1 – относительная скорость вращения;
n1 – синхронная скорость;
A, B – комплексные коэффициенты, зависящие от параметров схемы тахогенератора.
Из (2.2.8) следует, что для уменьшения погрешности от нелинейности нужно уменьшить член Вn 2 ,вызывающий отклонение от линейной зависимости. Для этого тахогенераторы выбирают с большой синхронной скоростью, частота питающей сети 400 ¸ 1000 Гц, а измеряемая скорость не должна превышать n = 0.2 ¸ 0.3.
где r2 – активное сопротивление ротора;
r1 – полное (приведённое) сопротивление обмоток статора.
Следовательно, уменьшение погрешности может быть достигнуто путём увеличения r2, ZH и уменьшения Z1. Для этой цели необходимо работать при ZH »¥, т.е. при режиме холостого хода, а полый ротор выполняют обычно из материалов с большим электрическим сопротивлением, чем в исполнительных двигателях. Кроме того, увеличивают сечение проводов обмоток статора.
В асинхронных тахогенераторах погрешность выходной характеристики является комплексной величиной, т.е. при изменении скорости вращения тахогенератора Ег представляет собой геометрическую сумму нулевого сигнала Ег0 и ЭДС вращения Евр, при этом фазовая погрешность Djr тем больше, чем меньше скорость вращения.
Существенное влияние на точность АТ оказывает изменение сопротивления машины при её нагреве во время работы. В основном оно вызывается нагревом ротора. Для устранения температурной погрешности в тахогенераторах большой мощности ротор выполняют из материалов с низким температурным коэффициентом сопротивления или применяют специальную температурную компенсацию.
Полная погрешность тахогенераторов при максимальной рабочей скорости обычно составляет 0.1¸ 2.5 %. В тахогенераторах, служащих для измерения скорости вращения и для выработки ускоряющих и замедляющих сигналов, основное значение имеет амплитудная погрешность; при использовании же их в качестве дифференцирующих звеньев они должны иметь минимальную как амплитудную (0.05 ¸ 0.3%), так и фазовую (не более 0.1°) погрешности.
В современных АТ крутизна выходной характеристики S = dUвых/dn составляет 1 ¸10 мВ/(об/мин).
Величина нулевого сигнала обычно не превышает 0.1% от максимального значения выходного напряжения и составляет 25 ¸ 100 мВ; переменная составляющая её DЕ0 = Е0max – Е0min, изменяющаяся при различных положениях ротора, не превышает 0.7 мВ. Максимальная рабочая скорость nmax достигает 8000 ¸ 10000 об/мин, а относительная скорость
Очень часто АТ, также как и тахогенераторы постоянного тока, конструктивно выполняются в одном корпусе с приводным двигателем, образуя тахометрический агрегат (АДТ, ДТ).
Источник
Асинхронные тахогенераторы
В схемах автоматики асинхронные тахогенераторы выполняют такие же функции, как и тахогенераторы постоянного тока (см. § 4.4). Они также делятся на точные, предназначенные для работы в дифференцирующих и интегрирующих схемах, и менее точные, предназначенные для следящих систем в цепях обратной связи по скорости.
В отличие от тахогенераторов постоянного тока асинхронные тахогенераторы являются бесконтактными (не имеют скользящих контактов), а, следовательно, они более надежны.
По конструкции асинхронные тахогенераторы не отличаются от асинхронных исполнительных двигателей с полым немагнитным ротором (см. § 10.3). На их статоре также расположены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 эл. град (рис. 3.50): одна из обмоток ОВ подключена к сети и называется обмоткой возбуждения; с другой обмотки ОГ, называемой выходной или генераторной, снимается выходное напряжение тахогенератора.
Рис. 3.50. Принцип действия асинхронного тахогенератора
Принцип действия асинхронного тахогенератора состоит в следующем. Переменный ток возбуждения создает пульсирующий поток , который, пронизывая полый ротор, наводит в нем э. д. с. трансформации. Контуры токов ротора от э. д. с. трансформации располагаются в плоскостях, перпендикулярных потоку возбуждения (рис. 3.50, а). Они создают поток ротора , который направлен навстречу потоку возбуждения и компенсируется возрастающим током обмотки возбуждения (см. § 6.4).
При вращении ротора его «волокна» пересекают поток возбуждения и в них, кроме э. д. с. трансформации, наводятся еще э. д. с. вращения (резания). Под действием э. д. с. вращения по ротору протекают токи, контуры которых при большом активном сопротивлении ротора практически совпадают с осью потока возбуждения (рис. 3.50, б). Эти токи создают магнитный поток ротора , который направлен по поперечной оси тахогенератора. Поток сцепляется с витками генераторной обмотки ОГ и наводит в них э. д. с. – выходную э. д. с. тахогенератора. Так как поток изменяется с частотой сети, то и частота выходной э. д. с. равна частоте сети и не зависит от частоты вращения ротора.
Э. д. с. ротора, а, следовательно, поток и выходная э. д. с. пропорциональны частоте вращения ротора: .
Выходное напряжение тахогенератора меньше э. д. с. на величину падения напряжения в генераторной обмотке с сопротивлением :
Основными требованиями, предъявляемыми к выходной характеристике асинхронного тахогенератора , являются:
постоянство фазы при изменении n;
наибольшая крутизна – большое при малых ;
симметрия – постоянство при вращении ротора в различных направлениях с одинаковыми частотами вращения;
стабильность – независимость выходной характеристики от температуры, условий эксплуатации, времени и т. п.
Особенно жесткие требования предъявляются к выходной характеристике тахогенераторов, работающих в счетно-решающих устройствах (в дифференцирующих и интегрирующих схемах). Теоретически выходное напряжение тахогенератора может быть исследовано путем анализа выражения выходной характеристики:
где – коэффициент трансформации, т. е. отношение эффективных чисел витков генераторной и возбуждающей обмоток ( , – обмоточные коэффициенты генераторной обмотки и обмотки возбуждения); – напряжение возбуждения; – относительная частота вращения – отношение действительной частоты вращения n к синхронной ; и – комплексные коэффициенты, зависящие от параметров тахогенератора – его активных и индуктивных сопротивлений.
Линейность выходной характеристики – амплитудная погрешность. Как видно из выражения (3.86), выходное напряжение не является линейной функцией частоты вращения v. Нелинейность появляется за счет члена . Если бы он был равен нулю, то было бы пропорционально v и тахогенератор был бы идеальным.
При проектировании тахогенераторов член стараются уменьшить. Последнее достигается за счет снижения как v, так и В.
Чтобы уменьшить относительную частоту вращения , тахогенераторы проектируют на большую частоту с наименьшим числом пар полюсов р. Обычно . Тахогенераторы с р=1 стараются не проектировать, так как при этом трудно бороться с возникающей магнитной и электрической асимметрией.
Коэффициент можно записать как
где Zн – сопротивление нагрузки тахогенератора; ZSB и rrB – полное сопротивление обмотки возбуждения и активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке возбуждения.
Чтобы уменьшить , работают при больших сопротивлениях нагрузки , а ротор тахогенератора (для увеличения ) выполняют из материалов с большим удельным сопротивлением фосфористой или марганцовистой бронзы или из сплавов типа манганин, нейзильбер.
К уменьшению коэффициента трансформации и сопротивления обычно не прибегают, так как первое ведет к снижению крутизны выходной характеристики (так как ), а второе – к увеличению габаритов тахогенератора.
Отклонение реальной 1 выходной характеристики от идеальной 2 (прямолинейной) называется амплитудной погрешностью тахогенератора (рис. 3.51). Амплитудная погрешность определяется как отношение (выраженное в процентах) величины отклонения реальной выходной характеристики от идеальной ( ) к максимальной э. д. с. генераторной обмотки . При настройке схемы тахогенератор нужно откалибровать (установить наклон идеальной характеристики) таким образом, чтобы амплитудная погрешность была минимальной. На рис. 3.51, а и б приведены характеристики соответственно при неправильной и правильной калибровке.
Рис. 3.51. Реальная и идеальная выходные характеристики асинхронного тахогенератора
Физически наличие амплитудной погрешности можно объяснить целым рядом факторов:
1) падением напряжения в генераторной обмотке ;
2) уменьшением потока вследствие размагничивающего действия магнитного потока реакции генераторной обмотки (рис. 3.52);
3) отклонением потока ротора от поперечной оси (рис. 3.53, а) из-за изменения индуктивного сопротивления рассеяния ротора , (поток ротора направлен точно по поперечной оси только тогда, когда индуктивное сопротивление рассеяния ротора , рис. 3.53, б);
4) изменением тока возбуждения , а, следовательно, и магнитного потока в результате действия дополнительной э. д. с., наведенной в обмотке возбуждения потоком ротора ; этот поток создается токами ротора, возникающими в результате пересечения поперечными «волокнами» ротора магнитного потока (рис. 3.54).
Рис. 3.52. К вопросу о размагничивающем действии генераторной обмотки
Рис. 3.53. К вопросу о направлении потока ротора в зависимости от э.д.с. вращения
Рис. 3.54. К вопросу о продольном потоке ротора
Для получения минимальной амплитудной погрешности стараются работать при малых относительных частотах вращения v – уменьшают диапазон рабочих частот вращения до в тахогенераторах высокой точности и до в тахогенераторах следящих систем и тахогенераторах для измерения частоты вращения. В первых из них , во-вторых . Амплитудная погрешность тахогенератора может быть значительно уменьшена в случае применения определенной по величине активно-емкостной нагрузки (компаундирование).
Фазовая погрешность. Выходное напряжение асинхронного тахогенератора не совпадает по фазе с напряжением возбуждения и не остается постоянным по фазе при изменении частоты вращения. Отклонение выходного напряжения по фазе от исходного (соответствующего точке калибровки тахогенератора), измеренное в угловых градусах или минутах, называется фазовой погрешностью тахогенератора . Фазовая погрешность в основном определяется индуктивными сопротивлениями ротора и обмоток статора. Величина ее, так же как и величина амплитудной погрешности, может быть значительно снижена за счет правильного выбора характера нагрузки. Фазовую погрешность можно устранить, применив некоторую активно-индуктивную нагрузку, однако, как следует из вышесказанного, при этом возрастет амплитудная погрешность.
Величина фазовой погрешности у современных тахогенераторов высокой точности составляет несколько минут, а у обычных тахогенераторов – несколько градусов.
Следует отметить, что как амплитудная, так и фазовая погрешности меняются с изменением частоты вращения (рис. 3.55).
Рис. 3.55. Зависимость амплитудной и фазовой погрешностей от частоты вращения
Крутизна выходной характеристики. Чем больше крутизна выходной характеристики , тем больше чувствительность тахогенератора и всей автоматической системы, в которой он работает.
Крутизна зависит от величины магнитного потока возбуждения , сопротивления ротора Z2, числа витков генераторной обмотки wГ. Чем больше поток обмотки возбуждения , тем больше э. д. с., ток ротора, поток , а, следовательно, и выходное напряжение UГ. Чем меньше Z2 и больше число витков генераторной обмотки wГ, тем больше ток ротора и выходное напряжение тахогенератора UТГ, а значит, и его крутизна kТГ.
Увеличение крутизны выходной характеристики тахогенератора почти всегда ведет к увеличению его амплитудной и фазовой погрешностей. Действительно, увеличение крутизны требует уменьшения сопротивления ротора Z2 (а оно в основном активное), в то же время снижение r2 ведет к уменьшению линейности выходной характеристики и к увеличению фазовой погрешности. То же самое можно сказать и о влиянии wГ. Поэтому при проектировании тахогенераторов всегда исходят из того, что от него требуется – либо большая крутизна kТГ , либо меньшие погрешности и .
Крутизна современных тахогенераторов весьма различна и определяется назначением тахогенератора. У точных тахогенераторов , а у тахогенераторов следящих систем .
Несимметрия выходной характеристики. В схемах автоматики очень важно, чтобы выходное напряжение UТГ тахогенератора по величине не зависело от направления вращения. При изменении направления вращения только фаза выходного напряжения должна меняться на обратную (на 180°).
Практически у всех тахогенераторов выходная характеристика несимметрична – напряжение при вращении ротора в различных направлениях имеет различную крутизну, особенно в начальной части выходной характеристики (при малых n).
Большое влияние на несимметрию оказывает нулевая (остаточная) э. д. с. т. е. э. д. с., наводимая в генераторной обмотке при неподвижном роторе. Теоретически при n=0 в генераторной обмотке не должно находиться никаких э. д. с., так как обмотки и должны иметь пространственный сдвиг на 90 эл.град. Однако, сдвиг обмоток отличается от указанного значения. Кроме того, в тахогенераторах имеют место: несимметрия магнитной цепи (неравенство магнитных проводимостей в различных радиальных направлениях), неравномерность воздушного зазора, неодинаковая толщина стенок стакана ротора, наличие магнитных потоков рассеяния и емкостных связей между обмотками. В результате в генераторной обмотке тахогенератора даже при n=0 наводится некоторая .
Величина остаточной э. д. с. изменяется по величине при изменении положения ротора. Остаточную э. д. с. можно разделить на переменную ( ) и постоянную ( ) составляющие. Постоянная составляющая обусловливается неточным смещением обмоток, магнитной несимметрией стали и воздушного зазора, наличием потоков рассеяния и емкостных связей. У большинства тахогенераторов она составляет мВ. Переменная составляющая обусловливается в основном неодинаковой толщиной (электрической проводимостью) стенок стакана ротора и составляет мВ.
Для снижения постоянной составляющей часто обмотки возбуждения и генераторную размещают на разных статорах (рис. 3.56) – одну 4 на внутреннем статоре 3, другую 2 на внешнем статоре 1. При сборке тахогенератора внутренний статор поворачивают, находят положение, соответствующее минимальному значению нулевой э. д. с., и в этом положении закрепляют. Кроме того, листы пакетов стали статоров тщательно изолируют, собирают веером, а пакеты хорошо обрабатывают.
Рис. 3.56. Асинхронный тахогенератор с полым немагнитным ротором
Для уменьшения переменной составляющей тщательно обрабатывают (калибруют) ротор. В особо точных тахогенераторах применяют дополнительные компенсационные обмотки, включаемые по специальным схемам.
Выходная э. д. с. тахогенератора фактически представляет собой сумму основной генераторной э. д. с. и остаточной :
Так как при изменении направления вращения остается постоянной, a меняет фазу на 180°, то, как видно из диаграммы
(рис. 3.57), э. д. с. меняется по величине . Следовательно, важнейшим способом снижения несимметрии выходной характеристики является уменьшение нулевой (остаточной) э. д. с.
Рис. 3.57. Влияние остаточных э.д.с. на ассиметрию выходного напряжения асинхронного тахогенератора
Стабильность выходной характеристики. Очень важно, чтобы выходная характеристика тахогенератора была стабильной, т. е. не зависела от изменения температуры, нагрузки, условий эксплуатации, времени работы и т. п.
В реальных тахогенераторах при изменении температуры меняются активные сопротивления обмотки возбуждения, ротора, генераторной обмотки. В результате выходная характеристика несколько искажается.
Характеристика тахогенератора видоизменяется вследствие изменения насыщения, наличия непостоянного по величине остаточного магнетизма, изменения величины и характера нагрузки и т. п. Нестабильность выходной характеристики приводит к дополнительным погрешностям, которые называются в зависимости от фактора, их вызывающего: температурной, остаточного магнетизма, нагрузочной, частотной и т. п.
Методы борьбы с дополнительными погрешностями тахогенератора самые разнообразные. Однако большинство из них сводится к стабилизации нагрузки, частоты, входного напряжения и т. п.
Положительные качества рассматриваемого тахогенератора – бесконтактность, малая инерционность, высокая надежность, малый момент сопротивления.
Его недостатки – нелинейность выходной характеристики, фазовая погрешность и нулевое напряжение, малая выходная мощность при значительных габарите и весе.
Источник