Асинхронные тахогенераторы

     Под влиянием остаточной ЭДС, не совпадающей  по фазе с выходной ЭДС Е_г, происходит смещение выходной характеристики из начала координат, появляются дополнительная составляющая погрешности отображения и изменения фазы, особенно при малых угловых скоростях ротора.

     Асинхронные тахогенераторы имеют несколько  классов точности в зависимости  от уровня погрешностей. При определении  погрешности отображения функциональной зависимости эталонная характеристика представляет собой прямую, проведенную  в установленном диапазоне угловой  скорости; у тахогенераторов различного класса погрешность составляет от 0,025 до 1 %.

     Остаточная  ЭДС определяется как наибольшая остаточная ЭДС по основной гармонике  в пределах оборота ротора, отнесенная к крутизне тахогенератора; у тахогенераторов  различных классов приведенное  значение остаточной ЭДС составляет (15–50) об/мин.

     Существенными достоинствами асинхронных тахогенераторов  являются высокая надежность,благодаря  отсутствию скользящих контактов, и  простота конструкции. К недостаткам  асинхронных тахогенераторов следует  отнести принципиальную нелинейность выходной характеристики и невысокую  крутизну.

Понятие о вращающемся трансформаторе

     Вращающийся трансформатор — электрическая микромашина переменного тока (информационная электрическая машина), предназначенная для преобразования угла поворота в электрическое напряжение, амплитуда которого пропорциональна или является функцией (чаще всего, синус или косинус) угла или самому углу.

     Вращающиеся трансформаторы применяются в аналого-цифровых преобразователях, системах передачи угла высокой точности, в качестве датчиков обратной связи в следящих системах, бортовой аппаратуре.

     Устройство.

     Вращающиеся трансформаторы являются двухполюсными (в основном) или многополюсными электрическими машинами. По конструкции  аналогичны асинхронным электродвигателям с фазным ротором. Статор и ротор набираются из листов электротехнической стали. В пазы статора и ротора укладываются по две взаимно перпендикулярные обмотки. Вращающиеся трансформаторы подразделяются на контактные и бесконтактные, с ограниченным и неограниченным углом поворота ротора.

     Для систем точного отсчёта и синхронно-следящих систем применяются дисковые приёмники  и датчики — индукситоны, состоящие из плоских статора и ротора, многослойные обмотки которых выполнены в виде печатных проводников (обмотка ротора однофазная, статора — двухфазная).

     Режимы  работы.

     В зависимости от схемы включения  обмоток возможны следующие режимы работы (вращающиеся трансформаторы):

     - синус-косинусные (выходное напряжение одной из обмоток трансформатора пропорционально синусу угла поворота ротора, а другой — косинусу);

     - линейные (выходное напряжение пропорционально углу поворота);

     - масштабные (выходное напряжение пропорционально входному с коэффициентом пропорциональности (масштабом), определяемым углом поворота ротора);

     - датчики и приёмники систем передачи угла (выполняют функции, аналогичные трансформаторным сельсинам);

      -первичные преобразователи для индукционных фазовращателей 
и др.

     Работа  вращающихся трансформаторов в  системах синхронной связи аналогична работе сельсинов. Вращающиеся трансформаторы обеспечивают более высокую точность, но для их работы необходимы дополнительные усилительные устройства с большим коэффициентом усиления, так как их выходная мощность меньше, чем у сельсинов.

     Наиболее  универсальными являются синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, которые  практически могут выполнять  любую из приведенных функций.

     Наибольшее  распространение получили двухполюсные вращающиеся трансформаторы, имеющие  конструкцию близкую к двухфазным асинхронным двигателям. В полузакрытых пазах статора и ротора располагаются  по две обмотки, пространственно  сдвинутые на 90 электрических угловых  градусов относительно друг друга. Обе  обмотки статора, так же как и  обмотки ротора, имеют одинаковое число витков. Взаимоиндуктивность  между первичными обмотками статора  и вторичными обмотками ротора при  повороте ротора меняется по синусоидальному (косинусоидальному) закону от угла поворота. Это обеспечивает соответственное изменение амплитуды ЭДС на выходе вторичных обмоток. Двухполюсный вращающийся трансформатор представлен на рис. 1.

     рис. 1. Двухполюсный вращающийся трансформатор типа ВТ-5.

     Погрешность большинства современных двухполюсных синусно-косинусных вращающихся трансформаторов  находится в пределах ± 0.005…0,2 %, а  для вращающихся трансформаторов, предназначенных для работы в  качестве датчиков (приёмников) трансформаторных систем дистанционной передачи угла ± (1…10) угловых минут. К прецизионным двухполюсным вращающимся трансформаторам  относятся, например, изделия типа ВТ-5 с погрешностью до ± 0.005% или ± 1 угловой  минуты.

     Для тех областей техники, где необходима погрешность, соизмеримая с долями угловых минут и даже с единицами  угловых секунд, используют многополюсные  вращающиеся трансформаторы. В них  заложен принцип электрической  редукции. Коэффициент электрической  редукции обычно соответствует значению из ряда: 4; 16; 32; 64; 128; 256. Чаще всего конструктивно  они выполнены в виде отдельных  узлов ротора и статора.

     Многополюсный двухотсчетный вращающийся трансформатор  представлен на рис. 2.

     рис. 2. Двухполюсный двухотсчетный вращающийся трансформатор типа ВТ-71.

     Погрешность наиболее распространенных многополюсных  двухотсчетных вращающихся трансформаторов  находится в пределах ± 10…30 угловых  секунд.

     Сельсины.

     По-прежнему альтернативой двухполюсным вращающимся  трансформаторам являются сельсины. В последние десятилетия они  не получили существенного развития, но серийные образцы сельсинов, разработанных  в семидесятые годы прошлого столетия, продолжают находить применение в радиоэлектронной аппаратуре.

     Конструктивно сельсин представляет собой информационную электрическую машину с однофазной обмоткой возбуждения на статоре (роторе) и трехфазной вторичной обмоткой, называемой обмоткой синхронизации, на роторе (статоре). Фазы обмоток синхронизации  смещены в пространстве относительно друг друга на 120 электрических угловых  градусов.

     Различают два основных режима использования  сельсинов. Одним из них является индикаторный режим, предусматривающий  непосредственную синхронную работу пары сельсинов: датчика и приемника. В этом режиме датчик поворачивается приложенным внешним усилием. Приемник же под воздействием синхронизирующего  момента самостоятельно приходит в  согласованное с датчиком положение. Механическая нагрузка на валу приемника  индикаторного сельсина-приемника  бывает, как правило, незначительной, например, стрелка указателя угла поворота. Погрешность передачи угла в паре датчик-приёмник достигает порядка 0,5°-1,5°.

     Вторым  распространенным режимом работы сельсинов  является трансформаторный режим. Как  и в индикаторном режиме, сельсин-датчик и сельсин-приемник работают в паре. При развороте вала датчика на выходе трансформаторного сельсина-приёмника  формируется ЭДС, амплитуда которой  соответствует функции угла рассогласования  датчика и приемника. Напряжение рассогласования через усилитель  мощности подается на вход обмотки  управления электродвигателя, который  осуществляет доворот вала сельсина-приемника  до согласованного с датчиком положения. Погрешность трансформаторных сельсинов  существенно ниже погрешности индикаторных сельсинов. Вместе с тем трансформаторные сельсины уступают по точности вращающимся  трансформаторам.

     Внешний вид трансформаторного сельсина-приемника  представлен на рис. 3.

     рис. 3. Сельсин типа БС-151А

     Погрешность большинства отечественных сельсинов  находится в диапазоне ± 3…30 угловых  минут. 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Лоторейчук Е. А. «Теоретические основы электротехники», изд: «Инфра – М», 2010 – 320с;
2. Бессонов Л. А. «Теоретические основы электротехники», изд: «Гардарики», 2007 – 701с;
3. Попов В. С. «Общая электротехника с основами электроники», изд: «Энкергия», 1987 – 568с;
4. Зайцев В. Е. «Электротехника: Электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок», изд: «Академия», 2010 – 215с;
5. Ломоносов В. Ю. «Электротехника», изд: «Энергоатомиздат», 1995 – 400с.