Индукционные датчики

Индукционные датчики
Презентацию подготовила:
преподаватель Белгородского
индустриального колледжа
Щербакова Н.В.
Генераторные датчики
К группе генераторных датчиков можно
отнести преобразователи различных
видов энергии в электрическую.
Наибольшее применение в качестве
датчиков находят индукционные,
термоэлектрические и
пьезоэлектрические преобразователи.
Индукционные датчики
Принцип действия индукционных датчиков
основан на законе электромагнитной
индукции, дающем возможность
непосредственного преобразования входной
измеряемой величины в ЭДС без источника
дополнительной энергии. К этим датчикам
относятся тахогенераторы постоянного и
переменного тока, представляющие собой
небольшие электромашинные генераторы, у
которых выходное напряжение
пропорционально угловой скорости вращения
вала генератора. Тахогенераторы
используются как датчики угловой скорости.
Требования, предъявляемые к датчикам:
- однозначная зависимость
выходной величины от входной;
- стабильность характеристик во
времени;
- высокая чувствительность;
- малые размеры и масса;
- отсутствие обратного воздействия
на контролируемый процесс и
на контролируемый параметр;
- работа при различных условиях
эксплуатации;
- различные варианты монтажа.
применение
Индукционные датчики применяются для
измерения мгновенных значений
скорости (угловой или линейной), а
также для получения напряжений,
пропорциональных производным по
времени от перемещения (или от
другой физической величины,
преобразованной в перемещение).
Индукционные датчики являются наиболее
распространенным классом активных датчиков как по
заложенным в них принципам действия, так и по
назначению и конструктивному воплощению. Они
могут быть постоянного и переменного тока (
однофазные и многофазные) и обычно используются
для контроля частоты вращения, углового ускорения,
угла поворота, скорости и ускорения линейного
перемещения. Эти датчики могут выдавать
значительные выходные сигналы как по напряжению,
так и по мощности, в широком диапазоне изменения
контролируемой величины имеют практически
линейную характеристику, хорошо противостоят
кратковременным механическим и электрическим
перегрузкам, просты в обращении.
Тахогенераторы
Преподаватель Белгородского
индустриального колледжа
Щербакова Н.В.
Тахогенераторы постоянного
тока
Тахогенераторы постоянного тока выполняют с
постоянными магнитами на статоре или с
электромагнитным возбуждением от
независимого источника постоянного тока. В
них используют якорь обычного типа с
барабанной обмоткой, а также полый или
дисковый с печатной обмоткой, При
неизменном токе возбуждения, т. е. при
неизменном потоке Ф, ЭДС пропорциональна
частоте вращения.
Достоинства и недостатки
тахогенераторов постоянного тока
Достоинствами тахогенераторов постоянного тока
являются: малые габариты и масса при большой
выходной мощности; отсутствие фазовой
погрешности, что обусловлено работой на активную
нагрузку; кроме того, в тахогенераторах с
постоянными магнитами не требуется иметь
вспомогательный источник электрической энергии
для возбуждения.
Однако по сравнению с тахогенераторами
переменного тока они имеют ряд недостатков:
сложность конструкции, высокую стоимость,
нестабильность выходной характеристики из-за
наличия скользящего контакта; пульсации выходного
напряжения и радиопомехи, возникающие в
результате коммутации тока щетками.
Тахогенераторы переменного тока
Тахогенераторы переменного тока делятся на
синхронные и асинхронные тахогенераторы.
Наибольшее распространение получили асинхронные
тахогенераторы, которые по конструкции подобны
асинхронным электродвигателям с полым
короткозамкнутым ротором. На статоре такого
тахогенератора расположены под углом 90° две
обмотки, одна из которых (обмотка возбуждения)
питается переменным током постоянной частоты и
постоянного напряжения, а вторая является выходной,
и к ней может быть подсоединён измерительный
прибор (вольтметр, отградуированный, например, в
об/мин).
Тахогенераторы синхронного типа представляют собой
небольшие синхронные машины с постоянным
магнитом в качестве ротора.
Асинхронный тахогенератор
При питании обмотки возбуждения
переменным током частоты fВ
возникает пульсирующий
магнитный поток ФВ, который во
вращающемся роторе индуцирует
два вида ЭДС: трансформаторную
ЭДС - ЕТ (показана внутри ротора)
и ЭДС вращения - ЕВР (показана
снаружи ротора). В контурах,
перпендикулярных оси обмотки
возбуждения, под действием
трансформаторной ЭДС протекают
токи и возникает поток ФТР,
который в соответствии с
принципом Ленца направлен
встречно потоку обмотки
возбуждения, однако его действие
компенсируется увеличением тока
возбуждения. Так как ось
генераторной обмотки
перпендикулярна потоку ФТР, он
не будет индуцировать в ней
никакой ЭДС.
Синхронный тахогенератор
Синхронные тахогенераторы имеют простую
конструкцию и состоят из статора (наружной
обмотки) и ротора, выполненного в виде
постоянного магнита с несколькими
полюсами
При вращении ротора в обмотке статора индуцируется ЭДС,
действующее значение которой пропорционально частоте
вращения n.
Главный недостаток СТГ заключается в
том, что одновременно с изменением
угловой скорости вращения ротора n
изменяется частота тока в статоре f,
изменяется индуктивное сопротивление
как самого тахогенератора, так и
нагрузки, на которую он работает.
Это приводит к искажению выходной
характеристики СТГ, к появлению
значительных амплитудных и фазовых
погрешностей.
Их в основном используют для измерения
частот вращения различных машин и
механизмов, подключая к вольтметрам
со шкалой, отградуированной в об/мин.
Основное достоинство СТГ - простота
конструкции и высокая надежность в
работе.