симметричного ротора и короткозамкнутого витка, выпавшего из симметричной системы (рис. 3.10, а). Магнитный поток индуцирует в короткозамкнутом витке трансформаторную э. д. с. и ток. Возникает пульсирующий магнитный поток витка Фз, который сцеплен

с обмоткой Г и наводит в ней э. д. с. Е. Эта э. д. с. имеет максимальное значение, если плоскость витка составляет угол 45° с осями статорных обмоток тахогенератора и меняет величину при повороте ротора.

Под влиянием остаточной э. д. с. происходит смещение выходной характеристики из начала координат и появляются дополнительные переменные амплитудная и фазовая погрешности, особенно при малых скоростях вращения ротора. Последнее наглядно видно из векторной диаграммы рис. 3.10,6, где результирующий вектор выходной э. д. с

Е равен геометрической сумме, не зависящей от скорости вращения ротора э. д. с. Е , и э. д. с. Е, пропорциональной скорости вращения ротора.

Остаточное напряжение вызывает также асимметрию выходного напряжения. Теоретически при изменении направления вращения ротора величина выходной э. д. с. должна оставаться неизменной, а

фаза изменяется на 180°. Наличие Е нарушает оба эти условия

(векторы frpi и Ягр! на рис. 3.10,б).

Постоянная составляющая остаточной э. д. с. может быть существенно уменьшена при размещении обмоток В и Г раздельно на внутреннем и внешнем статорах. В этом случае после изготовления тахогенератора при неподвижном роторе подводят к обмотке В напряжение и поворачивают внутренний статор относительно внешнего до тех пор, пока нулевой сигнал в обмотке Г не достигнет наименьшей величины.

Ослабление переменной составляющей остаточной э. д. с. в случае необходимости производится электрическим симметрированием ротора. Электрическое симметрирование сводится к механическому удалению в определенных местах некоторой части материала ротора. Следует также учитывать, что в многополюсных машинах асимметрия статора и ротора сказывается значительно меньше.

Существенным преимуществом асинхронных тахогенераторов по сравнению с тахогенераторами постоянного тока является более высокая надежность благодаря отсутствию скользящих контактов, отсутствие радиопомех при работе, простота конструкции. К недостаткам асинхронных тахогенераторов следует отнести несколько худшую линейность выходной характеристики, меньший коэффициент усиления, наличие фазовой погрешности и зависимость выходного напряжения от характера нагрузки.

Оценку точности асинхронных тахогенераторов производят по трем параметрам: нелинейности выходной характеристики, величине -остаточной э. д. с. и фазовой погрешности. Класс точности устанав-.ливается по наихудшему из параметров в интервале скоростей от

0,1 номинальной до номинальной. Допустимая величина нелинейности выходной характеристики (см. § 3.2) у тахогенераторов различных классов лежит в диапазоне 0,02-1%.

Асинхронный тахогенератор может работать и как датчик угловых ускорений - акселерометр. Для этого его обмотка возбуждения В (рис. 3.5, а и б) должна быть подключена к сети постоянного тока. Поток возбуждения машины будет не пульсирующим, а постоянным. При равномерной скорости вращения ротора будет постоянным и поток Фг. Э. д. с. в генераторной обмотке Г равна нулю. При появлении углового ускорения ротора начнет изменяться величина э. д. с. в роторе, величина тока /щ, и соответственно величина потока Фр. Изменение Фр во времени будет тем резче, чем больше величина ускорения ротора. Изменяющийся во времени поток Фр (О наведет э. д. с. в обмотке Г как во вторичной обмотке трансформатора. Величина э. д. с, как известно, определяется скоростью изменения магнитного потока:

erwXe-v (3.33)

Поскольку скорость изменения магнитного потока пропорциональна величине углового ускорения ротора

, с, (3.34>

dt dt

где с - коэффициент пропорциональности, величина э. д. с. в генераторной обмотке также пропорциональна угловому ускорению ротора:

сйУАб.г. (З.Зо>

§ 3.4. СИНХРОННЫЕ ТАХОГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Синхронные тахогенераторы переменного тока, работающие по принципу синхронных генераторов, не нашли применения в схемах автоматики переменного тока постоянной частоты, так как у них частота выходной э. д. с. является функцией скорости вращения ротора. Синхронные тахогенераторы используют в основном для непосредственного измерения скорости вращения механизмов. В этом-случае к его выходной обмотке подключают вольтметр, шкала которого градуируется непосредственно в единицах угловой скорости вращения.

В настоящее время начинают применять синхронные индукторные тахогенераторы с полупроводниковыми выпрямителями на выходе [17]. Схема конструкции индукторного тахогенератора такая же, как у синхронного редукторного микродвигателя индукторного типа (§ 2.11 рис. 2.64). Отношение числа зубцов .статора к числу зубцов ротора Zp обычно равно числу фаз обмотки CTjaTopa, которую используют в качестве выходной обмотки переменного тока. При вращении ротора со скоростью со униполярный магнитный поток

подмагничивания Ф модулируется вследствие зубчатости поверхностей статора и ротора (рис. 2.65). Переменная составляющая Фр, величина которой зависит от конструкции, наводит в каждой фазе обмотки статора э. д. с. холостого хода

£вь,к=4,44/Ф ерШАоб. (3.36)

rjsfi wk Q - эффективное число витков в фазе; /=ZpCo/2n - частота э. д. с.

Отсюда видно, что э. д. с. холостого хода прямо пропорциональна скорости вращения ротора, что является необходимым условием для работы машины в режиме тахогенератора. Однако при нагрузке такого тахогенератора на конечное сопротивление его выходная характеристика становится нелинейной. Первая причина заключается в том, что

вых~вых выхвых Z (3.37)

Z нагр

где реактивные составляющие сопротивления обмотки вых и нагрузки 2нагр являются функциями частоты /, а следовательно, и скорости со. Второй причиной является влияние потока реакции

якоря (выходной обмотки) на величину самой э. д. с. вых-

Для того чтобы синхронный индукторный тахогенератор можно было использовать в следящих системах постоянного тока, выходное, напряжение выпрямляют полупроводниковыми выпрямителями. Поскольку число зубцов ротора можно выполнить достаточно большим, частота пульсаций выпрямленного напряжения будет высокой. Высокочастотные пульсации могут быть довольно легко устранены LC-фильтрами. В этом основное преимущество индукторных тахогенераторов перед коллекторными тахогенераторами постоянного тока. Кроме того, они обладают более высокой надежностью, так как отсутствует механический выпрямитель-коллектор с щетками.

§ 3.5. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТАХОГЕНЕРАТОРОВ

Исследование динамических свойств тахогенератора постоянного тока при переходных процессах производим без учета реакции якоря и падения напряжения в щеточном контакте. Уравнение равновесия э. д. с. и напряжений в цепи якоря (рис. 3.1,а), составленное по второму закону Кирхгофа, имеет вид

£я = <Ля + /?ва.р) + /я, (3.38)

где {я - мгновенное значение тока якоря; L - индуктивность обмотки якоря.

Решая (3.38) совместно с (3.2), получаем дифференциальное уравнение изменения тока якоря при изменении угла поворота ротора 6

+ 1= -. (3.39)

?я+нагр di ?я-1- нагр