Urządzenia sterujące prędkością obrotową silnika
Asynchroniczne silniki elektryczne są szeroko stosowane w przeciwprądowych obwodach hamulcowych. przekaźnik kontroli prędkości indukcyjnej... Wał wejściowy przekaźnika 5, na którym osadzony jest cylindryczny magnes trwały 4, jest połączony z wałem silnika elektrycznego, którego prędkość kątowa ma być kontrolowana.
Gdy silnik elektryczny się obraca, pole magnetyczne przecina przewody zwarcia 3 obrotowego stojana 6. W uzwojeniu indukowana jest siła elektromotoryczna, której wartość jest proporcjonalna do prędkości kątowej obrotu wału. Pod jego wpływem w cewce pojawia się prąd i powstaje siła oddziaływania, która ma tendencję do obracania stojana 6 w kierunku obrotu magnesu.
Przy określonej prędkości obrotowej siła wzrasta na tyle, że ogranicznik 2 pokonując opór sprężyny płaskiej przełącza styki przekaźnika. Przekaźnik wyposażony jest w dwa węzły stykowe: 1 i 7, które są przełączane w zależności od kierunku obrotów.
Rysunek 1. Indukcyjny przekaźnik kontroli prędkości
Przekaźnik kontroli prędkości indukcyjnej ma dość złożoną konstrukcję i niską dokładność, która może być akceptowalna tylko dla zgrubnych systemów sterowania. Większą dokładność regulacji prędkości można osiągnąć stosując tachogenerator — mikromaszynę pomiarową, której napięcie na zaciskach jest wprost proporcjonalne do prędkości obrotowej.
Tachogeneratory są stosowane w układach sprzężenia zwrotnego napędów o zmiennej prędkości z szerokim zakresem obrotów i dlatego mają błąd zaledwie kilku procent. Najpopularniejsze są tachogeneratory prądu stałego.
na ryc. 2 przedstawia schemat przekaźnika regulacji prędkości dla silnika elektrycznego M za pomocą tachogeneratora G, którego obwód twornika zawiera przekaźnik elektromagnetyczny K i reostat regulacyjny R. Gdy napięcie na zaciskach twornika tachogeneratora przekracza napięcie robocze, przekaźnik jest włączony w obwodzie zewnętrznym.
Rysunek 2. Przekaźnik kontroli prędkości z tachogeneratorem
Rysunek 3. Schemat mostka obrotomierza
Wraz ze wzrostem rezystancji obwodu twornika zwiększa się dokładność obwodu. Dlatego czasami przekaźnik jest podłączony do tachogeneratora przez pośredni wzmacniacz półprzewodnikowy. Możliwe jest również zastosowanie w tym celu półprzewodnikowych bezdotykowych elementów progowych o stabilnym napięciu odpowiedzi.
Niezawodność obwodu można poprawić, jeśli tachogenerator prądu stałego zostanie zastąpiony bezdotykowym asynchronicznym tachogeneratorem.
Asynchroniczny tachogenerator ma wydrążony niemagnetyczny wirnik wykonany w postaci szkła. Stojan ma dwa uzwojenia ustawione pod kątem 90 ° względem siebie. Jedna z cewek jest podłączona do sieci prądu przemiennego.Napięcie sinusoidalne jest usuwane z drugiego uzwojenia, które jest proporcjonalne do prędkości wirnika. Częstotliwość napięcia wyjściowego jest zawsze równa częstotliwości sieci.
W nowoczesnych silnikach DC Executive tachogenerator jest wbudowany w tę samą obudowę co maszyna i osadzony na tym samym wale co silnik główny. Zmniejsza to tętnienia napięcia wyjściowego i poprawia dokładność regulacji prędkości.
Tachogeneratory prądu stałego typu PT-1 ze wzbudzeniem elektromagnetycznym są powszechnie stosowane w silnikach elektrycznych serii PBST. Wysoki moment obrotowy Silniki prądu stałego Mam wbudowane tacho wzbudzone magnesem trwałym.
W przypadkach, gdy silnik prądu stałego M nie ma tachogeneratora, jego prędkość można kontrolować, mierząc pole elektromagnetyczne twornika. W tym celu stosuje się obwód mostka tachometrycznego, który tworzą dwa rezystory: R1 i R2, zwora Ri i dodatkowe bieguny maszyny Rdp. Napięcie wyjściowe mostka obrotomierza Uout = U1 — Udp, lub
Uout = (Rdp / Rdp + Ri) x E = (Rdp / Rdp + Ri) x cω
Ostatnia równość obowiązuje pod warunkiem, że strumień magnetyczny silnika elektrycznego jest stały. Zawierając element progowy na wyjściu mostka tachometrycznego, uzyskuje się przekaźnik, który jest ustawiony na określoną prędkość kątową obrotu. Dokładność mostka tachometru jest niska ze względu na zmienność rezystancji styku szczotki i nierównowagę ogrzewania rezystancji.
Jeśli silnik prądu stałego pracuje na sztucznej charakterystyce, a twornik zawiera dużą dodatkową rezystancję, funkcja przekaźnika prędkości może być realizowana przez przekaźnik napięciowy podłączony do zacisków twornika.
Napięcie w tworniku silnika elektrycznego Uja = E + IjaRja.
Ponieważ I = (U — E) / (Ri + Rext), otrzymujemy Ui = (Rext / (Ri + Rext)) x E + (RI / (Ri + Rext)) x U, to drugi wyraz można pominąć a napięcie na zaciskach twornika można uznać za wprost proporcjonalne do emf i prędkości obrotowej silnika.
Rysunek 4. Sterowanie prędkością za pomocą przekaźników napięciowych
Rysunek 5. Przekaźnik kontroli prędkości odśrodkowej
Mają bardzo prosty krój. odśrodkowe przełączniki prędkości... Podstawą przekaźnika jest plastikowa płyta czołowa 4, zamontowana na wale, którego prędkość obrotową należy kontrolować. Na płycie czołowej zamocowana jest sprężyna płaska 3 z masywnym stykiem ruchomym 2 oraz stałym stykiem nastawnym 1. Sprężyna wykonana jest ze specjalnej stali, której moduł sprężystości jest praktycznie niezależny od zmian temperatury.
Gdy płyta czołowa obraca się, na ruchomy styk działa siła odśrodkowa, która przy określonej prędkości obrotowej pokonuje opór sprężyny płaskiej i przełącza styki. Prąd jest dostarczany do urządzenia stykowego przez pierścienie ślizgowe i szczotki, których nie pokazano na rysunku. Przekaźniki takie stosowane są w układach stabilizacji prędkości mikrosilników prądu stałego. Pomimo swojej prostoty system utrzymuje prędkość z błędem rzędu 2%.
