Пристрої контролю швидкості електродвигунів

У схемах гальмування противотоком асинхронних електродвигунів широко використовують індукційне реле контролю швидкості. З валом електродвигуна, кутову швидкість якого потрібно тримати під контролем, пов`язують вхідний вал реле 5, на якому встановлений циліндричний незмінний магніт 4.

При обертанні електродвигуна поле магніту перетинає провідники короткозамкненою обмотки 3 поворотного статора 6. В обмотці наводиться ЕРС, величина якої пропорційна кутовий швидкості обертання валу. Під її впливом в обмотці виникає струм і з`являється сила взаємодії, яка прагне повернути статор 6 в сторону обертання магніту.

При певній частоті обертання сила зростає так, що упор 2, долаючи опір плоскої пружини, перемикає контакти реле. Реле забезпечено 2-мя контактними вузлами: 1 і 7, які перемикаються залежно від напрямку обертання.

Малюнок 1. Индукционное реле контролю швидкості

Индукционное реле контролю швидкості має досить складну конструкцію і низьку точність, яка може бути прийнятною тільки для грубих систем управління. Більш висока точність контролю швидкості може бути отримана за допомогою тахогенератора - вимірювальної мікромашини, напруга на затискачах якої прямо пропорційно швидкості обертання.

Тахогенератори вживають в системах зворотного зв`язку регульованого приводу з величезним діапазоном зміни швидкості, і тому похибка яких становить лише кілька відсотків. Найбільшого поширення мають тахогенератори незмінного струму.

На рис. 2 показана схема реле контролю швидкості електродвигуна М з застосуванням тахогенератора G, в ланцюг якоря якого включено електричне реле К і регулювальний реостат R. Коли напруга на затискачах якоря тахогенератора перевершить напруга спрацьовування, реле виробляє перемикання у зовнішній ланцюга.

Малюнок 2. Реле контролю швидкості з тахогенератором

Малюнок 3. Схема тахометричного моста

З підвищенням опору кола якоря точність роботи схеми збільшується. Тому час від часу реле підключають до тахогенератора через проміжний напівпровідниковий підсилювач. Може бути також впровадження для цієї мети напівпровідникових безконтактних порогових елементів, які мають розміреним напругою спрацьовування.

Надійність роботи схеми може бути підвищена, якщо тахогенератор постійного струму поміняти безконтактним асинхронним тахогенератором.

Асинхронний тахогенератор має порожнистий немагнітний ротор, виконаний у вигляді склянки. На статорі розташовані дві обмотки, що знаходяться під кутом 90 ° один до одного. Одну з обмоток включають в мережу змінного струму. З іншого обмотки знімають синусоїдальна напруга, пропорційне частоті обертання ротора. Частота вихідної напруги завжди дорівнює частоті мережі.

В сучасних виконавчих електродвигунах постійного струму тахогенератор вбудовують в один корпус з машиною і встановлюють на одному валу з головним двигуном. Це зменшує пульсації вихідної напруги і збільшує точність регулювання швидкості.

У електродвигунах серії ПБСТ зазвичай використовують тахогенератори незмінного струму типу ПТ-1 з електричним збудженням. Високомоментні електродвигуни постійного струму мають інтегрований тахогенератор з порушенням від постійних магнітів.

У тих випадках, коли електродвигун М незмінного струму тахогенератора не має, його швидкість можна тримати під контролем вимірюючи ЕРС якоря. Для цього вживають схему тахометричного моста, який утворений 2-ма резисторами: R1 і R2, якорем Rя і додатковими полюсами машини Rдп. Вихідна напруга тахометричного моста U вих = U1 - Uдп, або

U вих = (Rдп / Rдп + Rя) х Е = (Rдп / Rдп + Rя) х сω

Остання рівність справедливо за умови сталості магнітного потоку електродвигуна. Включаючи на виході тахометричного моста пороговий елемент, отримують реле, налаштоване на певну кутову швидкість обертання. Точність тахометричного моста невелика через мінливість опору щіткового контакту і порушення рівноваги при нагріванні опору.

Якщо електродвигун постійного струму працює на штучній характеристиці і в ланцюг якоря включено величезна додатковий опір, функції реле швидкості може виконати реле напруги, включене на затискачі якоря.

Напруга на якорі електродвигуна Uя = E + IяRя.

Так як Iя = (U - Е) / (R я + Rдоб), отримаємо Uя = (Rдоб / (R я + Rдоб)) х Е + (Rя / (R я + Rдоб)) х U, то другим доданком можна знехтувати і вважати напруга на затискачах якоря прямо пропорційним ЕРС і швидкості обертання електродвигуна.

Малюнок 4. Контроль швидкості за допомогою реле напруги

Дуже просту конструкцію мають відцентрові реле швидкості. Підставою реле служить пластмасова планшайба 4, встановлена ​​на валу, швидкість обертання якого потрібно тримати під контролем. На планшайбе закріплюються плоска пружина 3 з потужним рухомим контактом 2 і непорушний регульований контакт 1. Пружина виконана зі спеціальної сталі, модуль пружності якої фактично не залежить від зміни температури.

При обертанні планшайби на рухливий контакт діє відцентрова сила, яка при певній швидкості обертання долає опір плоскої пружини і виробляє перемикання контактів. Токоподвод до контактного вузла виробляють через контактні кільця і ​​щітки, які на малюнку не показані. Такі реле вживають в системах стабілізації швидкості мікродвигунів незмінного струму. Незважаючи на свою простоту, система забезпечує підтримку швидкості з похибкою близько 2%.