ТЕМА 1 ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (2 часа)

       ЦЕЛЬ  РАБОТЫ: изучение принципа действия и конструкций тахометрических преобразователей, выявить их достоинства и недостатки, их измерительные цепи и характеристики, а также научиться производить их расчет в зависимости от применения

       1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

       Измерение скорости вращения осуществляют при  помощи различных электрических  тахометров, принципы действия, конструкции  и параметры которых весьма разнообразны. Преимущественное распространение в настоящее время получили индукционные и электроимпульсные тахометры, основанные на измерении частоты импульсов, образуемых контактным устройством, связанным с вращающимся валом, скорость которого измеряют.

       Датчики измерения скорости используют для  определения пути и ускорения, используя электронные схемы интегрированных или дифференцированных.

       Для измерения частоты вращения вала машины используются тахометры различных  типов. Наиболее простой конструкцией отличаются механические тахометры. Характерным для них является то, что прибор потребляет энергию от самого объекта измерения, а показание получается непосредственно у места измерения или на небольшом расстоянии от него. По физическому принципу, положенному в основу измерения, различают центробежные тахометры и тахометры на вихревых токах.

       В центробежных тахометрах вращающийся  маятник отклоняется под действием центробежной силы и через рычажную передачу приводит в движение стрелочный механизм. Отклонение стрелки является мерой частоты вращения. Погрешность измерения составляет ±0,5%.

       Тахометр  на вихревых токах имеет вращающийся  постоянный магнит, поле которого возбуждает вихревые токи в алюминиевом диске, соединенном с указателем. Возникающий при этом вращающий момент пропорционален частоте вращения магнита, и указатель перемещается до тех пор, пока момент, создаваемый вихревыми токами, не уравновесится моментом, созданным пружиной возврата. Тахометры данного типа измеряют частоту вращения только в одном направлении. Погрешность измерения составляет ±1%.

       Механические  тахометры на вихревых  токах могут измерять частоту вращения в пределах до 5000 об/мин, центробежные – 30…50000 об/мин.

       Кроме ручных тахометров, для измерения  частоты вращения применяются также счетчики оборотов, указывающие число оборотов вала в течение заданного промежутка времени (3 или 6 секунд).

       Значительно удобнее для автоматизации обработки  измерительных сигналов электрические тахометры. К ним относятся и тахометры с тахогенераторами, которые, как и механические тахометры, связываются с объектом измерения. Тахогенераторы вырабатывают непрерывный сигнал, пропорциональный измеряемой частоте вращения, который может приниматься дистанционно.

       Чаще  применяются тахометры переменного  тока. Их достоинством является отсутствие подвижных токосъемных деталей (щеток). Погрешность измерения тахогенератора не превышает 1%.

       Тахометры используются также для измерения  скорости линейного движения, которое при помощи зубчато – реечного или фрикционного зацепления превращается во вращательное. Для этой цели часто применяется обрезиненный ролик и тахометр, шкала которого проградуирована непосредственно в единицах скорости. 

       Задание 1

       Рассчитать  параметры тахометрического преобразователя  согласно вариантов 

 

       Задача 1: Определить: среднее значение тока, время заряда, сопротивление (см. пример). Данные для расчета (по варианту) приведены в таблице 1. Принципиальная схема электроимпульсного  тахометра с контактным преобразователем изображена на рисунке 2.1.  

       Дано:

       С=27,8 мкФ

       Z=14 – число пар зубцов на барабане

       N=2500 об/мин – число оборотов в  минуту

       U=20 В

Решение

       1 Находим среднее значение тока 
 
 
 
 

       2 Далее вычисляем общее время  заряда 
 
 
 

       3 Если принять  τ₀₂ = R₂С = Т/6, то значение R₂ определяется как 

       КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 

       1 Основные методы измерения параметров движения.

       Измерение скорости вращения осуществляют при  помощи различных электрических  тахометров, принципы действия, конструкции  и параметры которых весьма разнообразны. Преимущественное распространение в настоящее время получили индукционные и электроимпульсные тахометры, основанные на измерении частоты импульсов, образуемых контактным устройством, связанным с вращающимся валом, скорость которого измеряют.

       2 Типы тахометрических преобразователей. Механические тахометры на вихревых  токах могут измерять частоту вращения в пределах до 5000 об/мин, центробежные – 30…50000 об/мин. Кроме ручных тахометров, для измерения частоты вращения применяются также счетчики оборотов, указывающие число оборотов вала в течение заданного промежутка времени (3 или 6 секунд).

       Значительно удобнее для автоматизации обработки  измерительных сигналов электрические тахометры. К ним относятся и тахометры с тахогенераторами, которые, как и механические тахометры, связываются с объектом измерения. Тахогенераторы вырабатывают непрерывный сигнал, пропорциональный измеряемой частоте вращения, который может приниматься дистанционно.

       Чаще  применяются тахометры переменного  тока. Их достоинством является отсутствие подвижных токосъемных деталей (щеток). Погрешность измерения тахогенератора не превышает 1%.

       3 Назначение тахометров. Тахометры используются также для измерения скорости линейного движения, которое при помощи зубчато – реечного или фрикционного зацепления превращается во вращательное. Для этой цели часто применяется обрезиненный ролик и тахометр, шкала которого проградуирована непосредственно в единицах скорости.

       4 Что приводит в действие стрелочный механизм в центробежных тахометрах. В центробежных тахометрах вращающийся маятник отклоняется под действием центробежной силы и через рычажную передачу приводит в движение стрелочный механизм. Отклонение стрелки является мерой частоты вращения. Погрешность измерения составляет ±0,5%.

            5 Какова погрешность их измерения. Погрешность измерения составляет ±0,5%.

       6 Достоинства тахометров переменного тока. Чаще применяются тахометры переменного тока. Их достоинством является отсутствие подвижных токосъемных деталей (щеток). Погрешность измерения тахогенератора не превышает 1%.

       7 Дать определение индукционному преобразователю. Индукционный преобразователь – это преобразователь, принцип действия которого основан на законе электромагнитной индукции, то есть при воздействии входной величины меняется потокосцепление с внешним по отношению к катушке магнитным полем. 

            8 Какова погрешность индукционного преобразователя. Малая погрешность 0.3-1.5 %;

         9 Для чего служит индукционный преобразователь. Таким образом, индукционный преобразователь служит для преобразования линейной   или угловой скорости в пропорциональный электрический сигнал.

            10 Чему равен ЭДС индукционного преобразователя. В таких преобразователях измеряемая неэлектрическая величина преобразуется в электродвижущую силу, пропорциональную скорости изменения потокосцепления, при это возникшая ЭДС определяется формулой 

 

       где    - потокосцепление

             W – число витков в катушке

             Ф – магнитный поток через  катушку

             Q – площадь, через которую  проходит поток

             В –  индукция магнитного  поля 

      11 К чему может привести изменение ЭДС в индукционных тахометрах. Изменение ЭДС может происходить при изменении любой величины  W, B, Q.

    12   пишите принцип действия простого преобразователя вибрации. В виду небольших линейных перемещений катушка в магнитном поле из-за ее размеров, этот принцип применяют для измерения скорости вибраций, когда амплитуда не превышает несколько сантиметров. На рисунке 1.1 показан простой преобразователь вибраций.

       

 

                   13 Что представляет собой тахометрический преобразователь. Описать принцип его действия. Тахометрический преобразователь представляет собой электромашинный генератор, При вращении магнита изменяется поток, проходящий через катушку, и в ней наводится ЭДС, амплитуда и чистота которой пропорциональны частоте вращения.

       

 где n – частота вращения

         p – число пар полюсов 

             14 Что представляет собой импульсный преобразователь. Описать принцип его действия. Импульсный преобразователь представляет собой катушку с разомкнутым ферромагнитным сердечником, установленного около вала, частота которого измеряется

            15 Дайте описание принципа действия турбинного расходомера. При поступательном движении жидкости по трубе турбинка вращается с частотой, прямопропорциональной скорости потока. Вращение стального стержня 3 в поле постоянного магнита генерирует в катушке импульсов, которые поступают на частотомер, проградуированный в единицах расхода.

          16 Перечислите достоинства турбинного расходомера. Достоинства:

1. измерение пульсирующих и переменных потоков;

2. измерение скорости потока в реле, канале;

3. измерение скорости судна;
4. малая погрешность 0.3-1.5 %;

малая постоянная времени, t=1-50 мс

         17 Какие недостатки бывают у турбинных расходомерах. Недостатки:

1. измерение чистых жидкостей (примеси ухудшают качество подшипников и увеличивают трение и погрешность);
2. требует индивидуальной настройки (при установке на трубу другого диаметра градуировка изменится).

          18 Область применения индукционного расходомера. Применяется для измерения воды и других электропроводных жидкостей

     19 Перечислите достоинства индукционного расходомера.

Достоинства:

- применяется для измерения расхода вязких, агрессивных и загрязненных (пульп) жидкостей;

   - безынерционные;

   - контроль быстропеременных и пульсирующих потоков.

       Диаметр условного проходного отверстия 10-80 мм. Приделы измерений 0.32-160 м³/ч, погрешность 1-1.6 %.

         20 Магнитоиндукционный тахометр: принцип действия, погрешности и причина их возникновения. Принцип действия магнитоиндукционного тахометра основан на явлении наведения вихревых токов в металлическом теле, вращающемся в магнитном поле (или в неподвижном теле, находящемся во вращающемся магнитном поле). Момент взаимодействия вихревых токов с вызвавшим их магнитным полем служит мерой частоты вращения. Погрешности прибора в рабочей части не превышают ±0,5 %.