Opis i analiza metod pomiaru prędkości kątowej. Prądnice tachometryczne.

Transkrypt

1 Opis i nliz metod pomiru prędkości kątowej. Prądnice tcometryczne. Prądnice tcometryczne są to młe prądnice elektryczne, któryc npięcie wyjściowe zwier informcję o prędkości obrotowej, w niektóryc przypdkc tkże o kierunku tej prędkości. Główne obszry zstosowń prądnic tcometrycznyc to: mierniki prędkości obrotowej, w któryc prądnic tcometryczn współprcuje z odpowiednio wysklownym woltomierzem, częstościomierzem lub rejestrtorem, źródł npięci sprzężeni zwrotnego w ukłdc npędowyc; współprcuje wtedy ze wzmcniczmi, regultormi i silnikmi wykonwczymi, elementy różniczkujące i cłkujące, elementy tłumiące kołysni prędkości silników wykonwczyc, ndjniki łączy tcometrycznyc syncronicznyc, mierniki przyspieszeń. Njwżniejszą cecą prądnic tcometrycznyc jest zleżność npięci wyjściowego lub częstotliwości tego npięci od prędkości obrotowej wirnik. nnymi cecmi brnymi pod uwgę podczs doboru prądnicy do konkretnego zstosowni jest zkres prędkości, wrżliwość przebiegu crkterystyki wyjściowej n ewentulne obciążenie prądowe jej uzwojeni wyjściowego i zminy tempertury otoczeni, ksztłt npięci wyjściowego, wrtość npięci zerowego (przy Ω r ) orz zkres liniowości crkterystyki. Prądnice tcometryczne dzielą się n: prądnice tcometryczne prądu stłego (p.t.p.s.), prądnice tcometryczne indukcyjne (p.t.i.), prądnice tcometryczne syncroniczne (p.t.s.). Prądnice tcometryczne prądu stłego. Konstrukcj i zsd dziłni p.t.p.s. jest tk sm jk zwykłyc prądnic prądu stłego. Są jedynie od niec dużo mniejsze, dokłdniej wykonne orz nie mją uzwojeń kompenscyjnyc ni biegunów komutcyjnyc. sd budowy prądnicy tcometrycznej prądu stłego: ) ze wzbudzeniem elektromgnetycznym; b) ze wzbudzeniem mgnesem trwłym; uzwojenie wzbudzeni, mgnes trwły, 3 nbiegunniki, 4 wirnik, 5 komuttor, 6 szczotki

2 sd budowy prądnic tcometrycznyc prądu stłego: ) ze wzbudzeniem elektromgnetycznym io wirnikiem klsycznym; b) ze wzbudzeniem z pomocą mgnesu trwłego i nklejonym uzwojeniem wirnik; c) ze wzbudzeniem elektromgnetycznym i wirnikiem kubkowym; d) ze wzbudzeniem z pomocą mgnesu trwłego i wirnikiem trczowym uzwojenie wzbudzeni, mgnes trwły, 3 nbiegunniki, 4 wirnik, 5 komuttor, 6 - szczotki W większości przypdków p.t.p.s. są wzbudzne wystrzonymi mgnesmi trwłymi. W p.t.p.s. o tkic mgnesc trwłyc, strumień wzbudzeni może być z brdzo dobrym przybliżeniem uznny z stły. Wzbudzenie elektromgnetyczne, umożliwijące regulcję stromości crkterystyki wyjściowej jest stosowne rzdziej, prądnice tego typu muszą być zoptrzone w boczniki mgnetyczne, łączące różnoimienne bieguny stojn. N rysunku. przedstwiony jest szkic mgnetowodu p.t.p.s. z bocznikmi mgnetycznymi. miny strumieni wywołne różnicmi tempertur prcy uzwojeni wzbudzeni i w związku z tym zminy rezystncji uzwojeni, są kompensowne przez odpowiednie do zmin tempertury zminy wrtości strumieni rozproszonego, przebiegjącego przez boczniki, który rośnie w temperturc mlejącyc mleje w temperturc rosnącyc. Strumień uzwojeni wzbudzeni skojrzony z uzwojeniem twornik pozostje wskutek tego w przybliżeniu stły.

3 Szkic mgnetowodu konwencjonlnej p.t.p.s. z bocznikmi mgnetycznymi i uzwojeniem twornik ułożonym w żłobkc wirnik: bocznik mgnetyczny, uzwojenie wzbudzeni, 3 komuttor i szczotki Njwżniejszą crkterystyk prądnicy tcometrycznej jest zleżność npięci od prędkości obrotowej. Sił elektromotoryczn powstjąc w uzwojeniu twornik jest proporcjonln do prędkości obrotowej i strumieni: Jeśli strumień jest stły, to: E kφω E kω Przy obciążeniu mszyny npięcie n szczotkc zmniejsz się o spdek npięci: E t sz gdzie: prąd obciążeni, t rezystncj obwodu twornik łącznie z rezystncją przejści n szczotkc. względnijąc, że: obc gdzie obc rezystncj obciążeni, E. t + obc Jeśli rezystncje t i obc są stłe, to: C' ' Ω gdzie: obc C' ' C obc + t m rezystncj obciążeni jest większ, tym crkterystyk robocz prądnicy tcometrycznej jest brdziej zbliżon do crkterystyki przy biegu jłowym.

4 obc obc obc Crkterystyki prądnicy tcometrycznej prądu stłego Przy obciążeniu mszyny powstje oddziływnie twornik, które powoduje zmniejszenie wrtości strumieni. Wskutek tego npięcie jest zleżne nie tylko od prędkości obrotowej, lecz tkże od obciążeni. Pondto rezystncj t obwodu twornik nie jest stł, gdyż zwier w sobie rezystncję przejści n szczotkc, któr zmniejsz ze wzrostem obciążeni. cyb względny, spowodowny oddziływniem twornik, jest tym większy, im mniejsz jest rezystncj obciążeni i rośnie wrz ze wzrostem prędkości obrotowej. tego powodu powinn być obciążn przez możliwie dużą rezystncję obciążeni, prędkość obrotow nie powinn przekrczć wrtości określnej dopuszczlnym ucybem. W prądnicc tcometrycznyc prądu stłego stosownie szczotek węglowyc jest niewskzne ze względu n znczne wrtości npięci przejści p między szczotką wycinkiem komuttor. Powoduje to przesunięcie crkterystyki wyjściowej i wprowdz błąd nieliniowości tej crkterystyki. n. W związku z występowniem npięci p pojwi się mrtw stref (stref A n rysunku.4) odpowidjąc zkresowi prędkości obrotowyc, w którym n zciskc prądnicy brk jest npięci wyjściowego. W celu zmniejszeni strefy mrtwej stosuje się w prądnicc tcometrycznyc prądu stłego szczotki o młej rezystncji przejści, więc metlowe. Njczęściej są to szczotki pokryte srebrem lub złożone z pręcików irydowo-pltynowyc. Npięcie n zciskc prądnicy tcometrycznej nie jest idelnie stłe, lecz pulsujące. jwisko pulscji npięci wyjściowego może być brdzo szkodliwe, szczególnie przy stosowniu p.t.p.s. w ukłdc utomtycznyc regulcji. Do podstwowyc przyczyn występowni pulscji zlicz się:

5 niedoskonłość konstrukcji prądnicy (liczb żłobków i dziłek komuttor, dobór skosu żłobków, wymirów biegun i szczeliny powietrznej itp.), usterki produkcyjne (bicie komuttor, nierównomiern szczelin powietrzn, luzy w łożyskc, złe dotrcie szczotek itp.), niewłściw eksplotcj (złe sprzężenie prądnicy z silnikiem), W skłdowej zmiennej możn wyróżnić kilk częstotliwości pulscji: pulscje niskiej częstotliwości odpowidjące prędkości obrotowej prądnicy, które są spowodowne niecentrycznością osdzeni wirnik orz nizotropią blc wirnik, pulscje średniej częstotliwości pocodzące od pulscji strumieni n skutek użłobkowni wirnik orz związne z liczbą dziłek komuttor, pulscje dużyc częstotliwości pocodzące od iskrzeni szczotek. Konstrukcj prądnic tcometrycznyc powinn zpewnić minimlne wrtości pulscji npięci wyjściowego przez odpowiedni dobór liczby i skosu żłobków, dziłek komuttor, ksztłtu nbiegunników i dokłdność wykonni. W celu zmniejszeni pulscji możn stosowć ukłdy filtrujące C. stosownie ic jednk powoduje zwiększenie stłyc czsowyc ukłdów regulcji. nnym sposobem zmniejszeni pulscji jest stosownie wirników bezżłobkowyc, n przykłd drukownyc. Jednk przy tkiej konstrukcji znczne zwiększenie szczeliny powietrznej dl strumieni wzbudzeni pociąg z sobą konieczność zwiększeni energii wzbudzeni. Pulscji npięci wyjściowego pozbwione są prądnice tcometryczne zbudowne jko mszyny omopolrne. sd konstrukcji prądnicy omopolrnej: uzwojenie wzbudzeni zsilne prądem stłym, trcz przewodząc (twornik), 3,4 szczotki Prądnice omopolrne cecuje mł stł npięciow, co zmniejsz stromość crkterystyki wyjściowej, wskutek tego prktyczny zkres stosowni tkic p.t.p.s. rozpoczyn się od około 4 obr/min. Pondto ten rodzj mszyn prądu stłego wrżliwy jest szczególnie n zminy tempertury i n zewnętrzne pole mgnetyczne.

6 Prądnice tcometryczne indukcyjne. Konstrukcj prądnic tcometrycznyc indukcyjnyc niczym nie różni się od dwubiegunowyc, dwupsmowyc, dwufzowyc silników indukcyjnyc o lekkic wirnikc kubkowyc. Są one ntomist dużo dokłdniej wykonne pod względem mecnicznym, ic blcowne mgnetowody są po wykrwniu i spkietowniu poddwne specjlnej obróbce cieplnej, w celu uzyskni pełnej symetrii mgnetycznej. zwojenie stojn, umieszczone w żłobkc skłd się z dwóc identycznyc psm nwiniętyc tk, by ic osie mgnetyczne były wzjemnie do siebie prostopdłe. Wirnik kubkowy wykonny jest z mteriłu przewodzącego elektrycznie. Jest to lbo luminium z domieszką mngnu, lbo brąz fosforowy o większej od luminium rezystywności. Przekrój poprzeczny syncronicznej prądnicy tcometrycznej: blcowny stojn zewnętrzny, blcowny stojn wewnętrzny, 3 wł, 4 wirnik kubkowy

7 Czsmi spotyk się konstrukcje, w któryc jedno psmo uzwojeni znjduje się w żłobkc rdzeni stojn zewnętrznego, drugie wewnętrznego w stosunku do kubk wirnik. sd dziłni prądnicy tcometrycznej indukcyjnej. N powyższym rysunku przedstwion jest scemtycznie zsd dziłni prądnicy tcometrycznej indukcyjnej. Psmo wzbudzeni jest zsilone npięciem przemiennym f ze źródł o stłej, nwet stbilizownej mplitudzie i częstotliwości njczęściej 4 lub 5 Hz. Psmo sygnłu jest dołączone do zcisków przyrządu pomirowego lub wzmcnicz o dużej impedncji wejściowej (5 kω). Przy nierucomym wirniku, strumień oscylcyjny uzwojeni wzbudzeni indukuje w mterile przewodzącym kubk wirnik npięcie trnsformcji, djące prądy, przepływ i strumień oddziływni skierowne przeciwnie (tk jk we wtórnym uzwojeniu trnsformtor) do strumieni uzwojeni wzbudzeni. stl się pewien oscylcyjny strumień wypdkowy (mgnesujący) Φ df w osi podłużnej (wzbudzeni) mszyny. Strumień ten nie jest skojrzony z uzwojeniem sygnłu i przy Ω r npięcie wyjściowe p.t.i. jest teoretycznie równe zeru. Po ndniu wirnikowi pewnej prędkości różnej od zer, strumień Φ df spowoduje powstnie w wirniku npięci rotcji o mplitudzie zleżnej

8 od tej prędkości i o częstotliwości strumieni mgnesującego Φ df, czyli o częstotliwości npięci zsilni. Npięcie to wywoł prąd i strumień Φ q wirnik w osi poprzecznej, w pełni sprzężony z psmem sygnłu, indukujący w nim npięcie trnsformcji iq, zleżne od prędkości wirnik posidjące częstotliwość npięci zsiljącego psmo uzwojeni wzbudzeni, przy czym zmin kierunku obrotów wirnik spowoduje zminę fzy npięci wyjściowego o wrtość π rd el. Npięcie wyjściowe jest w ogólnym przypdku zleżne nie tylko od prmetrów smej prądnicy, le tkże od wrtości i crkteru impedncji obciążeni. Crkterystyk wyjściow m przebieg nieliniowy, z wyrźnym mksimum ogrniczjącym zkres jednoznczności sygnłu wyjściowego. Postć crkterystyki dobrze opisuje równnie: wy f + bω r + cω r Ω r w którym:, b, c współczynniki zleżne od impedncji obwodu wyjściowego p.t.i., f npięcie wzbudzeni. Crkterystyk wyjściow u f (Ω) prądnicy tcometrycznej indukcyjnej leżność fzy npięci wyjściowego od prędkośći

9 leżność npięci wyjściowego od impedncji obciążeni leżność fzy npięci wyjściowego od impedncji obciążeni N powyższym rysunku widzimy przykłdowy przebieg crkterystyki wyjściowej u f(ω) dl impedncji obciążeni obc const. W celu uzyskni jednozncznej crkterystyki npięci wyjściowego zkres prędkości roboczyc prądnicy musi zwierć się w przedzile (; Ω mx ), ntomist w celu uzyskni zdwljącej liniowości jest on jeszcze brdziej ogrniczny i wynosi (; (,3,5) Ω mx ). Amplitud npięci wyjściowego i kąt przesunięci fzowego zleżą od wrtości i crkteru impedncji obciążeni. Dl obciążeni o crkterze rezystncyjno-pojemnościowym możn otrzymć niezleżność mplitudy npięci wyjściowego od wrtości impedncji obciążeni. Tk niezleżność otrzymuje się dl wrunku r x C. Podobnie będzie dl kąt przesunięci fzowego npięci wyjściowego w przypdku obciążeni prądnicy impedncją o crkterze rezystncyjno-indukcyjnym spełnijącą wrunek r x L. powyższyc zleżności wynik, że jednoczesne uniezleżnienie mplitudy i kąt przesunięci fzowego od wrtości obciążeni nie jest możliwe.

10 O przydtności prądnicy tcometrycznej indukcyjnej w ukłdc utomtyki decydują wrtości błędów jej crkterystyki wyjściowej i wrtości błędów wynikjącyc z wrunków jej eksplotcji. Jeżeli jko nośnik informcji o prędkości wykorzystuje się mplitudę lub wrtość skuteczną npięci wyjściowego, to decydującym czynnikiem przy doborze prądnicy dl konkretnego zstosowni jest błąd mplitudowy. Jest on określny jko njwiększ odcyłk w przedzile roboczym prędkości prądnicy przebiegu crkterystyki wyjściowej od przebiegu liniowego, przeprowdzonego przez punkty crkterystyki odpowidjące prędkościom Ω r i Ω r Ω N. mx Ω Ω N [ ] wyj l gdzie l npięcie z crkterystyki liniowej, u % % ) wyjn We współczesnyc prądnicc jej wrtości leżą w brdzo szerokim przedzile od,% - dl njlepszyc prądnic, do % - dl przeciętnyc. Minimlną wrtość błędu mplitudowego otrzymuje się przy obciążeniu prądnicy impedncją o crkterze pojemnościowym. Wrtość tego błędu zleży również od rezystncji wirnik i mleje ze wzrostem tej rezystncji. Błąd fzowy prądnicy tcometrycznej indukcyjnej jest to mksymln, w znmionowym zkresie prędkości, różnic między fzą npięci wyjściowego rzeczywistego fzą tego npięci przy prędkości znmionowej. Błąd ten decyduje o przydtności prądnicy do prcy w ukłdc o sterowniu fzowym. Njczęściej ten błąd mieści się w grnicc,5 -. Crkterystycznym dl p.t.i. jest tzw. błąd niedokłdności zer, zwny inczej npięciem zerowym. Określ on wrtość npięci indukownego w uzwojeniu wyjściowym przy zmownym wirniku. Npięcie to zwier dwie skłdowe przemienne: stłą uzleżnioną od symetrii obwodu elektromgnetycznego orz zmienną uzleżnioną od symetrii przewodności wirnik. Źródłem tego błędu są nieuniknione w procesie tecnologicznym niedokłdności wykonni mgnetowodu, użłobkownie blc stojn, prktycznie niemożliwe wobec skończonej liczby żłobków tkie ułożenie psm uzwojeń, by ic osie były do siebie prostopdłe, wreszcie nieuniknion, nwet przy njstrnniejszej obróbce mecnicznej i cieplnej, niewielk nizotropi mgnetowodu. Jednym ze sposobów kompenscji skłdowej stłej jest włącznie szeregowo z uzwojeniem wyjściowym urządzeń kompensującyc wytwrzjącyc npięcie równe co do wrtości, lecz o przeciwnej fzie niż skłdow stł. nnym sposobem jest umieszczenie jednego uzwojeni n stojnie zewnętrznym, drugiego n stojnie wewnętrznym prądnicy, przy możliwości obrcni tyc stojnów względem siebie o pewien niewielki kąt i zmocowni ic w położeniu zpewnijącym minimlną wrtość skłdowej stłej błędu. Możn tkże stosowć dodtkowe uzwojeni kompensujące umieszczone w osi uzwojeni wyjściowego. Jedynym sposobem zmniejszeni skłdowej zmiennej jest symetryzcj wirnik polegjąc n mecnicznym usunięciu części mteriłu kubk wirnik. W dobryc prądnicc wrtość npięci zerowego rzdko przekrcz mv. Początek crkterystyki wyjściowej powinien być przesunięty n osi o wrtość tego npięci. Wrtość npięci zerowego powinn być dl wzmcniczy współprcującyc z prądnicą niewidoczn, tzn. być progiem, od którego zczynją dziłć.

11 Błędy temperturowe powstją w wyniku zmin rezystncji uzwojeń prądnicy orz zminy rezystncji wirnik. Njwiększy wpływ n ten rodzj błędów m zmin rezystncji wirnik, jednk większość brdzo dokłdnyc prądnic m wirnik wykonny z mteriłów o brdzo młym współczynniku temperturowym, dltego wszystkie metody kompenscyjne będą się sprowdzły do kompenscji zmin rezystncji uzwojeni wzbudzeni. Jednym z tkic sposobów jest włączenie do obwodu wzbudzeni dodtkowego rezystor o tkim współczynniku temperturowym, by wynikowy współczynnik dl uzwojeni był bliski zeru. Odcyleni częstotliwości npięci wzbudzeni prowdzą do zminy prędkości obrotowej syncronicznej orz do zminy ncyleni crkterystyki wyjściowej prądnicy. Sposób kompenscji tyc błędów jest brdzo złożony. W prktyce kompenscj błędu mplitudowego, spowodownego odcylenimi częstotliwości powoduje wzrost błędu fzowego. Błędy spowodowne zminmi npięci wzbudzeni możn wyeliminowć stosując odpowiednie zsilcze stbilizowne. Prądnice tcometryczne syncroniczne Prądnice tcometryczne syncroniczne są to młe bezstykowe mszyny syncroniczne wzbudzne mgnesem trwłym umieszcznym n wirniku lub mszyny typu induktorowego o nieuzwojonym uzębionym wirniku i uzwojenic umieszczonyc w stojnie. W uzwojeniu wyjściowym p.t.s. indukowne jest npięcie wyj o częstotliwości f. Crkterystyki wyjściowe mogą być wyrżone wzormi: wyj Φk zpω q r lub: f pω r π przy czym: z liczb zwojów uzwojeni lub fzy uzwojeni wyjściowego, p liczb pr biegunów mgnesu trwłego lub liczb zębów wirnik p.t.s. induktorowej. Prądnice tcometryczne syncroniczne o mgnesc trwłyc wykonuje się jko dwu- lub czterobiegunowe. Jedno- lub wielofzowość uzwojeni otrzymuje się przez ułożenie uzwojeni w żłobkc stojn.

12 sdy konstrukcji prądnic tcometrycznyc syncronicznyc: ) i b) o wzbudzeniu mgnesem trwłym dwu- lub czterobiegunowym i o uzwojeniu wyjściowym jedno* lub wielopsmowym w stojnie; c) i d) induktorowej o uzwojeniu wyjściowym jedno- lub wielopsmowym; e) i f) induktorowej o wzbudzeniu omopolrnym jedno- lub dwuwieócowej - uzwojenie wzbudzeni, - uzwojenie wyjściowe, 3 - wieńce zębów wirnik, 4 - drog strumieni wzbudzeni Prądnice tcometryczne syncroniczne induktorowe mją uzwojeni wzbudzeni i uzwojeni wyjściowe ułożone w stojnie. Mszyny te mogą być wykonne jko przemiennobiegunowe (eteropolrne) lub jko jednkobiegunowe (omopolrne). W pierwszym przypdku uzwojeni wzbudzeni są nwijne n tyc smyc zębc stojn, n któryc umieszczono uzwojenie wyjściowe. W drugim przypdku cewkę uzwojeni wzbudzeni umieszcz się poz uzwojeniem wyjściowym, tworząc ukłdy o jednym lub dwóc wieńcc zębów.

13 Konstrukcj prądnicy tcometrycznej syncronicznej induktorowej dwuwieńcowej; drog strumieni wzbudzeni, uzwojony stojn, 3 uzwojenie wzbudzeni, 4 uzębiony wieniec wirnik Przy jednofzowym uzwojeniu wyjściowym podziłki zębów stojn i wirnik są jednkowe. zwojenie wzbudzeni może być łączone szeregowo, równolegle lub szeregoworównolegle, zleżnie od prmetrów źródł zsilni. zwojenie wyjściowe łączy się przewżnie szeregowo w celu otrzymni możliwie dużej mplitudy npięci wyjściowego, przy tym możliwie dużego ncyleni crkterystyki wyjściowej p.t.s. Przy wielofzowym uzwojeniu wyjściowym stosunek podziłek zębów stojn i wirnik zleży od liczby fz tego uzwojeni. zwojenie wzbudzeni może być nwinięte jko omopolrne lub jko eteropolrne, nlogicznie jk w p.t.s. jednofzowej induktorowej. W prądnicy tcometrycznej z wyjściem przemiennonpięciowym prmetrem wyjściowym jest mplitud npięci wyjściowego. Poniewż wrz ze zminą prędkości obrotowej zmieni się częstotliwość npięci wyjściowego, dltego też zmieni się sumryczn impedncj obwodu wyjściowego (uzwojeni i obciążeni). Powoduje to nieliniowość mplitudy npięci wyjściowego. tego względu p.t.s o wyjściu przemiennonpięciowym nie może być stosown w ukłdc regulcji utomtycznej. Jedynym jej zstosowniem może być pomir prędkości obrotowej przy użyciu indywidulnie wycecownego woltomierz. Dokłdność tkiego pomiru jest niewielk i zleży od klsy miernik orz precyzji cecowni ukłdu. Aby uzyskć jk njwiększą czułość npięciową prądnice tego rodzju nwij się jednopsmowo, łącząc wszystkie zwoje szeregowo. W prądnicy tcometrycznej syncronicznej stłonpięciowej prmetrem wyjściowym jest npięcie wyprostowne w dwupołówkowym ukłdzie prostowniczym. W celu dodtkowego wygłdzeni wyprostownego npięci możn stosowć filtry C. stosownie filtru zwiększ jednk wydtnie stłą czsową obwodu wyjściowego, co pogrsz jej włściwości dynmiczne wydłuż czs rekcji n wymuszenie prędkościowe. Prądnic z tkim filtrem jest rzeczywistym elementem inercyjnym. mist filtrów pomirowyc stosuje się uzwojeni wielopsmowe, w prądnicc induktorowyc nwet 4- psmowe, co przy jednocześnie dużej liczbie zębów wirnik, zwiększjącej częstotliwość npięci indukownego przed prostownikiem, powoduje, że pulscje npięci wyjściowego z prostownikiem nie przekrczją w p.t.s. induktorowyc,% i są o rząd wielkości mniejsze niż w prądnicc tcometrycznyc prądu stłego. letą tyc prądnic jest bezstykowość, prktycznie brk pulscji, liniowość crkterystyki. Wdą ntomist jest znczn ms wirnik i duży moment bezwłdności orz brk detekcji kierunku wirowni. Njkorzystniejsze włściwości mją prądnice tcometryczne syncroniczne z wyjściem częstotliwościowym. c crkterystyki są ściśle liniowe. Prądnice tkie to idelne elementy proporcjonlne. W celu uniezleżnieni się od zmin mplitudy npięci

14 wyjściowego występującyc przy zminc prędkości, prądnice tkie wyposż się często w elektroniczne ukłdy formujące npięcie w ciąg impulsów o stndrdowej, stłej wysokości i zmiennej zleżnej od okresu zmienności npięci szerokości. Sprwi to, że ndją się one idelnie do współprcy z cyfrowymi ukłdmi sterowni, cyfrowymi miernikmi częstotliwości i liczby impulsów, mikroprocesormi itp. Poniewż ukłdy formujące dziłją dopiero od pewnej progowej wrtości npięci, to w związku z tym w pobliżu zer prędkości wystąpi pewn niewielk stref nieczułości, tym mniejsz im mniejsze npięcie wyzwljące ukłd formujący.

15 Mostek tcometryczny prądu stłego W ukłdc utomtyki, w któryc zcodzi potrzeb przetworzeni prędkości obrotowej ukłdu n sygnł elektryczny, możn zrezygnowć z prądnicy tcometrycznej, wykorzystć silnik wykonwczy jko źródło sygnłu włsnej prędkości obrotowej. kłdem umożliwijącym przetworzenie prędkości obrotowej silnik wykonwczego jest mostek tcometryczny spełnijący w ukłdzie utomtyki rolę tcometrycznego sprzężeni zwrotnego. N poniższym rysunku przedstwiony jest scemt ukłdu mostk tcometrycznego prądu stłego. kłd mostk tcometrycznego prądu stłego. Npięcie robocze jest spdkiem npięci n elemencie, stnowiącym obciążenie ukłdu mostkowego. reguły żąd się, by przy nierucomym silniku npięcie robocze było równe zeru, wówczs musi być spełniony wrunek równowgi mostk: 3 Aby określić zleżność npięci roboczego od prędkości silnik, nleży rozwiązć ukłd równń opisującyc obwód przedstwiony n rysunku.3, uwzględnijąc to, że npięcie indukowne w wirniku jest przy stłym strumieniu proporcjonlne do prędkości obrotowej: E c n Jeżeli prędkość idelnego biegu jłowego (przy i ) przy zsilniu silnik npięciem znmionowym oznczy się przez n, wówczs: N ce n stąd npięcie indukowne możn wyrzić zleżnością: n E N N Ω n Po podstwieniu n podstwie wzoru.3 orz 3, nliz obwodu mostk prowdzi do ukłdu równń: E

16 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, v N p ozwiązując ten ukłd równń względem prądu 5 otrzymuje się: 5 ) ( ) ( ) ( N Ω + zś npięcie robocze wyrż się zleżnością: 5 ) ( ) ( ) ( N Ω + Stąd dl stnu jłowego otrzymuje się: Ω + N Npięcie robocze zrówno dl stnu obciążeni, jk i dl stnu jłowego nie jest zleżne od wrtości npięci sterowni p. leżność npięci roboczego od prędkości obrotowej jest liniow. Dl stnu jłowego wielkość npięci roboczego przy dnej prędkości, czyli ncylenie crkterystyki f(v) zleży od współczynnik. Wrz ze wzrostem tego współczynnik crkterystyk stje się brdziej strom. Npięcie robocze w stnie jłowym nie zleży od doboru wrtości rezystncji i, ni od rezystncji wirnik, ntomist przy obciążeniu ukłdu mostkowego rezystncje te, jk również rezystncj obciążeni wpływją n wrtość npięci roboczego.

17 Mostek tcometryczny prądu przemiennego Podobnie jk w przypdku silnik wykonwczego prądu stłego możliwe jest przy użyciu silnik dwufzowego uzysknie sygnłu zleżnego z pewnym przybliżeniem liniowo od prędkości obrotowej tego silnik bez stosowni prądnicy tcometrycznej. dnie to relizuje się przy pomocy mostk tcometrycznego. Scemt ukłądu mostk tcometrycznego prądu zmiennego. leżność npięci roboczego od prędkości obrotowej przy obciążeniu obwodu zewnętrznego impedncją otrzymuje się przez rozwiąznie ukłdu mostk przedstwionego n rysunku.4. mpedncj wejściow obwodu sterowni silnik jest funkcją npięci wzbudzeni i prędkości silnik. ( + ) + j b ( ) stąd npięcie n zciskc uzwojeni sterującego: j b C + C b + + Przy nierucomym wirniku mostek jest zrównowżony i zcodzi równość: 3 W tym stnie prąd 5 jest równy zeru, ztem npięcie robocze u też jest równe zeru. Przy dowolnej prędkości impedncj uzwojeni sterującego zmieni się i powoduje nierównowgę mostk, skutkiem czego przez impedncję płynie prąd 5. ównni npięć oczkowyc i prądów węzłowyc w tym stnie prcy możn zpisć w postci jednego równni mcierzowego:

18 ,,,, p,,,,,,, C, 3 C b,,,, 4,,,, 5 ozwiąznie tego równni dl prądu 5 m postć: p ( C ) + b ( + ) C 5 [( + ) + + ] C + + ( + ) wy Podstwijąc i wyrżeni n C orz C ze wzoru. otrzymuje się: Ev + FΩ 5 M + NΩ przy czym: E j ( A gdzie: M b + ) F p ( ) A3 ( + )[ ( + ) + ( + ) ] A + + ) + ( + ) N ( + )( A ( r jx m ) A + A r X m 3 ( X m X r ) A + Jeżeli obwód roboczy nie jest obciążony, wówczs otrzymuje się równnie w postci: Ev + FΩ M v + N Ω przy czym: E j ( A N F b + ) p ) ( A M ( + ) A + )( + ) ( A wiązki powyższe umożliwiją określenie zleżności npięci roboczego od prędkości. wzorów widć, że npięcie ni w stnie jłowym, ni przy obciążeniu mostk impedncją nie jest liniową funkcją prędkości, gdyż zrówno w liczniku, jk i w minowniku występują skłdniki proporcjonlne do kwdrtu prędkości. Jednk dl spotyknyc silników dwufzowyc stłe F i N są tk niewielkie w porównniu ze stłymi E i M, że możn z dobrym przybliżeniem uwżć crkterystykę zewnętrzn ukłdu mostk tcometrycznego z liniową