Geradores de taco — tipos, dispositivo e princípio de operação

A palavra "tacogerador" vem de duas palavras - do grego "tachos" que significa "rápido" e do latim "gerador". O tacogerador é uma micromáquina de medição elétrica variável ou constante, que é montada no eixo do equipamento e converte o valor atual da velocidade de rotação do eixo em um sinal elétrico, cujo parâmetro carrega informações sobre a frequência de rotação.

Este parâmetro pode ser EMF gerado ou o valor da frequência do sinal. O sinal de saída do tacogerador pode ser enviado a um display visual (por exemplo, um display) ou a um dispositivo automático de controle de velocidade do eixo no qual o tacogerador opera.

Os tacogeradores são de vários tipos, dependendo do tipo de sinal gerado na saída: com sinal de tensão ou corrente alternada (tacogeradores assíncronos ou síncronos) ou com sinal constante.

tacogerador DC

Um tacogerador DC é uma máquina coletora com excitação por ímãs permanentes (mais comum) ou por uma bobina de excitação (menos comum) localizada em seu estator. A fem de medição é induzida no enrolamento do rotor do tacogerador e acaba sendo diretamente proporcional à velocidade angular de rotação do rotor, de fato à taxa de variação do fluxo magnético, de acordo exato com a lei da indução eletromagnética.

O sinal de saída — uma tensão cujo valor também é diretamente proporcional à velocidade angular de rotação do rotor — é retirado através das escovas do coletor. Como o trabalho envolve coletor e escovas, tal unidade está sujeita a um desgaste mais rápido do que um tacogerador CA. O problema é que, no processo de seu trabalho, a unidade coletora de escovas gera ruído de impulso no sinal de saída desse tacogerador.

De uma forma ou de outra, o sinal de saída do tacogerador DC é uma tensão, o que dificulta a conversão precisa da tensão em velocidade, porque o fluxo de deflexão magnética depende da temperatura dos ímãs, da resistência elétrica no ponto de contato das escovas com o coletor (que muda com o tempo), finalmente — da desmagnetização dos ímãs permanentes ao longo do tempo.

No entanto, em alguns casos, os tacogeradores CC são convenientes pela forma de representação do sinal de saída, bem como pelo fenômeno natural de inversão da polaridade desse sinal de acordo com a mudança no sentido de rotação do eixo.

Os tacogeradores DC são caracterizados por um «fator de transformação» St, que expressa a relação entre a tensão removida Uout e a frequência de rotação Frot correspondente à tensão dada.Este parâmetro é especificado na documentação técnica do tacogerador e é medido em milivolts multiplicado por rotações por minuto. Conhecendo este parâmetro e a tensão de saída do tacogerador, você pode calcular a frequência atual usando a fórmula:

Motor elétrico com tacogerador embutido:

Tacogerador AC assíncrono

Tacogeradores CA assíncronos são semelhantes em design para motores assíncronos de gaiola de esquilo… O rotor aqui é feito na forma de um cilindro oco (geralmente cobre ou alumínio), e o estator contém dois enrolamentos localizados em ângulos retos entre si. Um dos enrolamentos do estator é o enrolamento de excitação, o segundo é o enrolamento de saída. Uma corrente alternada de certa amplitude e frequência é fornecida à bobina de excitação e a bobina de saída é conectada ao dispositivo de medição.

Quando o rotor esquilo gira, ele quebra periodicamente a ortogonalidade inicial dos fluxos magnéticos das duas bobinas, como resultado da distorção da imagem dos campos magnéticos, um EMF é periodicamente induzido na bobina de saída. Se o rotor estiver estacionário, o fluxo magnético da bobina de excitação não é distorcido e nenhum EMF é induzido na bobina de saída. Aqui, a magnitude do EMF gerado é proporcional à velocidade de rotação do eixo.

Como a corrente fornecida ao enrolamento de campo tem frequência própria, diferente da velocidade de rotação do eixo, esse tacogerador é chamado de assíncrono. Entre outras coisas, esse design permite julgar o sentido de rotação do rotor pela fase do sinal de saída - ao mudar o sentido de rotação, a fase é invertida.

Tacogerador AC síncrono

Tacogeradores síncronos são máquinas CA sem escovas.A magnetização do rotor é criada por um imã permanente enquanto um ou mais enrolamentos estão presentes no estator. Nesse caso, tanto a amplitude do sinal de saída quanto sua frequência serão proporcionais à velocidade de rotação do eixo. Os dados de velocidade podem, portanto, ser medidos tanto pelo valor de amplitude (detecção de amplitude) quanto diretamente pela frequência (detecção de frequência). No entanto, o sentido de rotação não pode ser determinado a partir do sinal de saída do tacogerador síncrono.

O rotor de um tacogerador AC síncrono pode ser feito na forma de um ímã multipolar e fornecer vários pulsos consecutivos no sinal de saída para uma revolução do eixo. Tais tacogeradores, juntamente com os assíncronos, possuem vida útil mais longa, pois não possuem dispositivo coletor de escovas sujeito a desgaste mecânico.

Detecção de frequência

Como a frequência de saída de um tacogerador síncrono não depende da temperatura e de outros fatores, as medições de frequência com ele são mais precisas. O cálculo é muito simples, basta saber o número de pares de pólos p do rotor:

Mas também há uma nuance. Para que a precisão dos cálculos seja alta o suficiente, é necessário alocar um tempo durante o qual teoricamente a velocidade já pode mudar, o que significa que enquanto os pulsos estão sendo contados, o erro de medição aumenta, o que é prejudicial.

Para reduzir o erro de medição, o rotor é multipolar para que os cálculos possam ser feitos mais rapidamente, então a resposta do sistema de controle pode seguir mais rapidamente. Para um pólo, a frequência é calculada usando a seguinte fórmula:

onde N é o número de pulsos lidos, T é o período de contagem de pulsos

Para um tacogerador síncrono, a amplitude do sinal muda dependendo da velocidade, portanto, ao projetar o detector de frequência de saída, é importante levar em consideração toda a faixa possível de amplitudes das tensões de saída do tacogerador.

Detecção de amplitude

Com o método de amplitude para determinar a frequência, o circuito do detector de frequência será mais simples, mas aqui é importante levar em consideração a influência de fatores como: temperatura, mudança no gap não magnético, etc. frequência , maior a amplitude do sinal de saída, portanto, o circuito detector é geralmente um retificador e filtro passa-baixo, onde o fator de conversão medido em mV * rpm permite determinar a frequência usando a seguinte fórmula:

Além dos tipos tradicionais de tacogeradores discutidos neste artigo, os sensores de pulso também são usados ​​em tecnologias modernas. baseado em optoacopladores, Sensores de salão etc. A vantagem dos tacogeradores é que, quando emparelhados com um detector, eles não requerem nenhuma fonte de energia adicional. As desvantagens dos tacogeradores tradicionais do tipo máquina incluem baixa sensibilidade em baixas velocidades e torque de frenagem introduzido.