Что такое количество пар полюсов в асинхронном двигателе

Что такое количество пар полюсов в асинхронном двигателе

3-1. ЧИСЛО ПАР ПОЛЮСОВ. ШАГ ВИТКА

Для двигателей переменного тока (асинхронных и синхронных) число пар полюсов определяет скорость вращения, т. е. число оборотов в минуту. Оно определяется из следующей зависимости:

У асинхронных двигателей приведенное выше выражение определяет «синхронную» скорость вращения, которую двигатель развивает без нагрузки.

При нагрузке скорость вращения незначительно замедляется, появляется так называемое «скольжение».

Скольжение представляет собой разность между синхронным и действительным числом оборотов ротора в минуту, разделенную на синхронное число оборотов в минуту:

Величина скольжения при номинальной нагрузке для обычных асинхронных двигателей колеблется в пределах 2—3%, для асинхронных двигателей с повышенным скольжением она может достигать 10% и более при номинальной нагрузке.

Для того, чтобы синхронный генератор мог работать, число пар полюсов индуктора и рабочей обмотки 1 должно быть одинаковым; то же относится к асинхронному двигателю с фазным ротором, у которого обмотки статора и ротора должны иметь одинаковое число пар полюсов.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя может работать при различном числе полюсов статорной обмотки.

Для того чтобы в обмотке образовалось требуемое число пар полюсов р, необходимо соединить проводники в витки-катушки (секции) и катушки между собой так, чтобы были выдержаны определенные расстояния«шаги» между сторонами (проводниками) витка-катушки и между самими катушками или их группами.

Шаг витка должен быть равен полюсному делению (диаметральный шаг) или несколько меньше его (укороченный шаг).

Полюсное деление х выражается числом пазов (или зубцов), приходящихся на полюс:

Шаг витка У также выражается числом пазов, лежащих между проводниками, образующими стороны витка.

Шаг витка должен быть близок к полюсному делению.

Если, например, нужно обмотать статор (ротор), имеющий 48 пазов, так, чтобы получить четырехполюс-ную обмотку, то полюсное деление будет равно:

Шаг катушек, следовательно, может быть взят равным 12 пазам или несколько меньше, например 10 пазам.

1 Рабочей (якорной) обмоткой генератора может быть как статорная, так и роторная. В последнем случае вырабатываемый ток подается через контактные кольца и щегки.

В первом случае стороны катушки расположатся в пазах 1 и 1 + 12=13, во втором случае — в пазах 1 и 1 + 10=11.

В первом случае будем иметь обмотку с диаметральным шагом катушек, во втором случае — обмотку с укороченным шагом, равным 10/12, или 83% диаметрального.

Укорочение составит, следовательно, 17% диаметрального шага.

Укорочение шага приводит к некоторому уменьшению э. д. с. (электродвижущей силы) витка, так как уменьшается его площадь, а следовательно, и охватываемый им магнитный поток, однако оно является весьма полезным, так как уменьшает длину лобовых соединений и в результате расход меди и потери в обмотке и, кроме того, улучшает форму кривой э. д. с.

Наиболее благоприятной формой кривой э. д. с. (т. е. кривой, которая изображает зависимость величины э. д. с. от времени) является синусоида. В этом случае электрические машины имеют минимальные потери и наилучшие характеристики. Форма кривой э. д. с. зависит от формы кривой магнитного потока, который эту э. д. с. индуцирует. Придать точно синусоидальную форму кривой магнитного потока весьма затруднительно, поэтому желательно, чтобы обмотка даже при несинусоидальном магнитном потоке давала бы синусоидальную э. д. с.

Несинусоидальный магнитный поток можно представить себе состоящим из основного изменяющегося точно по синусоиде (он называется потоком первой гармоники) и имеющего заданное для машины число пар полюсоь и наложенных на него также синусоидальных потоков (т. н. высших гармонических) с числом пар полюсов в 2, 3, 4, 5, . . ., п раз больше основного. Соответственно полюсное деление потоков высших гармонических в 2, 3, 4, 5, . . ., п раз меньше основного. В машинах, у которых северные и южные полюсы одинаковы, имеют место только иечетные 3, 5, 7, 9 и т. д. гармонические. Если укорочение шага составляет, напри-мер, 75=20% полюсного деления, то для 5-й гармонической это означает укорочение на 100%, т. е. целиком на однб полюсное деление 5-й гармонической. При этом виток будет охватывать две положительные и две отри-

цательные полуволны 5-й гармоники и, следовательно, общий поток 5-й гармонической, охватываемой витком, и э. д. с. 5-й гармоники будут равны нулю.

Аналогичное положение создается для 3-й гармоники, если укоротить шаг на ‘/з полюсного деления. Поэтому при относительно небольшом уменьшении основной э. д. с. можно в сильной степени уменьшить э. д. с. от высших гармоник и получить, следовательно, близкую к синусоидальной э. д. с. витка.

При слишком большом укорочении шага начинает превалировать уже уменьшение основной э. д. с, что недопустимо. Поэтому укорочение шага обычно не превышает Уз полюсного деления, т. е. шаг не берется менее 0,66 полюсного деления.

Исключения составляют специальные обмотки, например обмотки для переключения на два числа полюсов.

В связи с тем что обмотки размещаются в пазах и проводимость воздушного зазора между зубцами и между пазами статора и ротора для магнитного потока получается различной (в особенности при открытых пазах), в кривой магнитного потока появляются так называемые зубцовые гармоники, отражающие пульсацию потока из-за изменения проводимости воздушного зазора. Очевидно, что исключить эти гармонические за счет укорочения шага нельзя, так как двойное полюсное деление зубцовой гармоники равно зубцовому делению и укорочение шага, равное полюсному делению этой гармоники означает необходимость положить виток, не в паз, а на зубец.

Радикальным способом борьбы с зубцовыми гармониками является скос пазов. Зубцовые гармоники могут быть уменьшены также за счет применения обмоток с дробным числом пазов на полюс и на фазу.

При выполнении обмоток стремятся обычно распределить витки на возможно большее число пазов, которые при этом получаются меньше.

Такое распределение обмотки позволяет получить меньший поток рассеяния, т. е. вредный для работы машины магнитный поток, который не проходит из ста-гора в ротор, а замыкается вокруг паза. Кроме того, сами зубцы и пазы становятся мельче, что уменьшает

зубцовые гармоники (пульсации). Улучшается и отдача тепла от обмотки к активной стали. С другой стороны, поскольку каждую катушку в пазу приходится изолировать, большое число пазов влечет за собой потерю места в пазах на изоляцию и соответственное уменьшение мощности, особенно в машинах с высоким напряжением. Эти соображения определяют выбор числа пазов. Свойства обмотки и ее схема в значительной степени зависят от числа пазов на полюс и фазуq.

Источник

Как определить число пар полюсов асинхронного двигателя?

Как определить скорость вращения электродвигателя

Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.

Читайте также:  Закончилось масло в двигателе чем грозит

Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то угловая частота данного двигателя будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.

Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.

В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, — можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.

3000 оборотов в минуту

Про асинхронные электродвигатели (смотрите — Виды электродвигателей) принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.

Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья — черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз — магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.

Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.

Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).

1500 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.

Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.

Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.

1000 оборотов в минуту

Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.

Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.

750 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).

500 оборотов в минуту

Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).

Смотрите также: Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока

Как определить частоту вращения электродвигателя?

Очевидно, что правильная эксплуатация любой электрической машины предполагает соответствие такого важного ее технического параметра как частота вращения условиям эксплуатации.

Все основные параметры асинхронного электродвигателя изготовителем указываются на металлической бирке – шильдике, прикрепленной к его корпусу. И конечно, в приведенных технических данных обязательно присутствует информация о частоте вращения при номинальной нагрузке.

Однако, на практике, совсем нередки случаи, когда необходимо определить частоту вращения двигателя с отсутствующим шильдиком или с нечитаемыми – стершимися надписями на нем.

Конечно, в таких случаях опытный мастер-электроприводчик, наверняка сможет определить частоту вращения, но у начинающих специалистов-электриков, занимающихся обслуживанием электрического оборудования при решении этого вопроса могут возникнуть некоторые затруднения.

Проще всего определить скорость вращения вала работающего “асинхронника” тахометром. Но, учитывая, что ввиду узкой специфики использования, наличие этого измерительного прибора – большая редкость, данный метод здесь не рассматривается.

Надеемся, предложенный ниже способ окажется полезным. Он применим для асинхронных электродвигателей небольшой и средней мощности, имеющих однослойные статорные обмотки.

Итак, в нашем случае определение частоты вращения электродвигателя предполагает осмотр его статорной обмотки. Поэтому, с двигателя потребуется снять крышку (пошипниковый щит). Если на его валу закреплены шкив или полумуфта для передачи движения, то рекомендуем снять задний щит.

Сняв крышку и крыльчатку вентилятора с вала, следует, открутив винты, снять задний подшипниковый щит, после чего осмотреть торцевую часть статорной обмотки. Далее, надо посчитать количество пазов, занимаемых секциями одной катушки.

Общее количество пазов сердечника, разделенное на количество пазов, занимаемых секциями одной катушки (частное) составит число полюсов. Зная его значение, определяем частоту вращения асинхронного электродвигателя:

2 – 3000 об/мин; 4 – 1500 об/мин; 6 – 1000 об/мин.

Здесь стоит учесть одну особенность асинхронных двигателей – несоответствие скорости вращения магнитного поля и вращения ротора, поэтому скорость может составлять 940 обмин вместо 1000 или 2940 об/мин вместо 3000.

Как видно, особой сложностью этот способ определения частоты вращения по обмотке не отличается, однако, может быть упрощен; потребуется визуально определить какая часть окружности сердечника статора, занимается секциями одной катушки:

Читайте также:  Что такое полезная мощность теплового двигателя

Занятая секциями одной катушки ½ часть сердечника статора двигателя свидетельствует о его частоте вращения 3000 обмин, ⅓ – 1500 об/мин, ¼ – 1000 об/мин.

>Как определить мощность и обороты электродвигателя без его разборки.

Как узнать характеристики электродвигателя без маркировки.

Электродвигатели в составе мотор-редукторов.

Электрические двигатели уже давно стали включаться в состав различных мотор-редукторов. Они находят свое применение как в трёхступенчатых типа МЦ3У. так и в двухступенчатых типа МЦ2У. Электромоторы имеют практически 90%-ный коэффициент полезного действия, не требуют постоянного обслуживания. Немаловажным параметром является и исключительная экологичность электрического мотора, вредные выхлопы отсутствуют вовсе, что делает его незаменимым при установке внутри помещения. Словом, в настоящее время электромоторы признаны в 3, а то и в 4 раза эффективнее традиционных двигателей внутреннего сгорания.

Но иногда, в случае выхода из строя электродвигателя, покупатель узнает, что абсолютно никакой сопроводительной документации к нему не прилагается. Маркировочные шильды, если и сохранились, могут находиться в изношенном потертом состоянии, так, что ничего на них рассмотреть попросту бывает невозможно. Как же в таком случае можно определить мощность двигателя и число его оборотов? Здесь поэтапно будут приведены советы, которые помогут это сделать.

Следует иметь в виду, что под числом оборотов подразумевается так называемая асинхронная скорость. Синхронная скорость это скорость вращения магнитного поля. Асинхронная скорость несколько ниже синхронной из-за наличия массы у вращательного элемента, а также воздействия сил трения, которые могут значительно понизить КПД мотора. Впрочем, на практике эти различия практически никогда не имеет решающего значения.

Сейчас на рынке представлено 3 основные категории асинхронных электродвигателей. Первая категория каталога – моторы, работающие при 1000 оборотах. На практике это число составляет порядка 950-970 оборотов, но для наглядности все-таки округляют до тысячи. Вторая категория моторы, выдающие 1500 об/мин. Это также округлено, так как в действительности диапазон лежит в пределах 1430-1470. Третья 3000 оборотов в минуту. Хотя реально такой мотор выдает 2900-2970 вращений.

Способы определения характеристик электромотора.

Чтобы определить, к какой из этих групп относится двигатель, не нужно разбирать его, как это советуют некоторые специалисты, чтобы обеспечить себе заказ на работу. Дело в том, что разбор электродвигателя может осуществить только мастер достаточной квалификации. На самом же деле достаточно открыть защитную крышку (другое название подшипниковый щит) и найти катушку обмотки. Таких катушек может быть несколько, но достаточно одной. В случае если к валу прикреплены полумуфта или шкив, потребуется снять еще и нижний щит.

Если катушки соединены при помощи деталей, которые мешают рассмотреть информацию, эти детали ни в коем случае нельзя отсоединять. Нужно попробовать определить на глаз соотношение размера катушки и статора.

Статором называется неподвижная часть электромотора, подвижная же имеет название ротор. В зависимости от конструктивных особенностей, в качестве ротора может выступать как сама катушка, так и магниты.

Если катушка закрывает собой половину кольца статора, такой двигатель относится к третьей группе, то есть способен выдавать до 3000 оборотов. Если размер катушки составляет треть от размеров кольца, это мотор второго типа, соответственно, он способен развить 1500 оборотов в минуту. Наконец, если катушка только на четверть закрывает собой кольцо, это первый тип. Электромотор развивает мощность в 1000 оборотов.

Существует еще один способ определения частоты вращения вала роторной части. Для этого также нужно снять крышку и найти верхнюю часть обмотки. По расположению секций обмотки и определяется скорость. Обычно внешняя секция занимает 12 пазов. Если сосчитать общее количество пазов и разделить на 12, можно получить число полюсов. Если число полюсов равно 2, двигатель имеет скорость вращения около 3000 об/мин. Если полюсов получилось 4, это соответствует 1500 оборотам в минуту. Если 6, то 1000 об/мин. Если 8, то 700 оборотов.

Третий способ определения количества оборотов внимательно осмотреть бирку на самом двигателе. Цифра на маркировке в конце и соответствует числу полюсов. Например, для маркировки АИР160S6 последняя цифра 6 указывает, сколько полюсов использует катушка.

Проще же всего измерить число оборотов специальным прибором тахометром. Но в силу узкой специализации применения данный способ нельзя рассматривать как общедоступный. Таким образом, даже если не сохранилось никакой технической документации, существует как минимум 4 способа определить число оборотов электрического мотора.

Как самостоятельно узнать число оборотов электродвигателя

Зачастую, покупая с рук электродвигатель, автовладелец (и не только) в последующем обнаруживает, что к нему нет никакой документации. В таком случае, как правило, приходится самостоятельно определять обороты электродвигателя, а многие, как свидетельствует практика, не знают, как это сделать. Данная статья расскажет, как определить обороты электродвигателя самостоятельно и, что следует при этом знать.

Пошаговая инструкция определения оборотов

1. На сегодняшний день асинхронные электродвигатели подразделяются на три группы, каждая из которых говорит об индивидуальном обращении ротора в минуту. Первая группа – электродвигатели, делающие 1000 оборотов в минуту. Стоит сразу заметить, что данная цифра немного преувеличена, так как двигатель асинхронный.

Он делает, как правило, около 950-970 оборотов, но для удобства специалисты такие цифры решили округлить. Ко второй группе относятся двигатели, количество обращений ротора которых составляет 1500 за минуту. Эта цифра так же округленная, на самом деле электродвигатель делает 1430—1470 оборотом в минуту.

Третья группа асинхронных электродвигателей – это группа, к которой относится деталь, ротор которой оборачивается вокруг себя три тысячи раз за одну минуту. Реальная цифра оборотов – 2900-2970.

2. Для того, чтобы определить обороты электродвигателя, вам сначала нужно выявить, к какой же именно из указанных выше групп он относится. Для этого откройте одну из его крышек и найдите под низом катушку обмотки. Помните, такая катушка может состоять, как из одной детали, так и из нескольких, в частности трех-четырех. Кроме всего прочего знайте, что подобных катушек в электродвигателе может быть несколько. Вам достаточно одной, до которой, чтобы рассмотреть, нужно меньше всего прикладывать усилий.

3. Внимание! Катушки между собой связаны определенными деталями, которые иногда мешают рассмотреть нужную информацию. Ни при каких обстоятельствах нельзя отсоединять ничего друг от друга. Внимательно приглядитесь к выбранной вами детали и попробуйте приблизительно определить размер катушки относительно кольца статора.

4. Данное расстояние, чтобы узнать обороты электродвигателя, вовсе не нужно определять до точности. Приблизительные расчеты подойдут вам.

Если размер катушки, примерно, закрывает собой половину кольца статора, то скорость вращения ротора – три тысячи оборотов в минуту.

Если размер катушки покрывает, приблизительно, треть самого кольца, электродвигатель будет относиться ко второй группе и, следовательно, число оборотов, которые он сможет совершать, не будет превышать отметки 1500 за минуту.

Когда размер катушки равен одной четвертой по отношению к кольцу – число оборотов электродвигателя будет 1000 оборотов за одну минуту и, соответственно, двигатель будет относиться к третьей группе.

Не забывайте, что указанные цифры – это всего лишь приблизительная картина вращения, в реальности они могут отличаться и это зависит от множества факторов.

Читайте также:  Чем можно помыть двигатель снаружи

Эти статьи вам тоже пригодятся:

Теперь посмотрите это полезное видео:

  • Японская техника изготовления цветов из лент – канзаши

Многие наверняка видели и уже имеют в своем гардеробе такие замечательные аксессуары из цветов канзаши. Эта статья научит вас технике их изготовления. Цветы из атласных лент – канзаси.

Модульное оригами — схема сборки двойного лебедя

В данном уроке вы узнаете что такое модульное оригами и для изучения будет представлена схема сборки двойного лебедя, которого вы сможете собрать своими руками.

Очень экономичная дровяная печь длительного горения

Для владельцев садовых участков, теплиц, гаражей и любых помещений, нуждающихся в утеплении. Загрузив такую печь один раз дровами можно будет потом пару суток к ней вообще не подходить.

Леденец детства или как сделать петушка на палочке

Сейчас в продаже всё больше чупа-чупсы, твиксы и прочие заморские изделия. А почему бы Вам сегодня не сделать петушка на палочке и не порадовать своё дитя таким нестандартным подарком.

Домашняя самодельная коптильня – 3 вида конструкций

Как в походных, домашних и дачных условиях готовить продукт к копчению, подбирать коптильные дрова, мастерить самодельные коптильни, коптить продукт, и все это делать своими руками.

Как выработать электричество для дачи своими руками

Электричество для дачи своими руками? А почему бы и нет? Наверняка, такая созидательная мысль приходит в голову многим дачникам в те дни, когда без предупреждения вырубают свет в самый неподходящий момент.

Удобрение из яичной скорлупы для подкормки растений

Килограммы ценнейшего натурального удобрения, выбрасываемого на помойку, можно применить в качестве замечательного удобрения и дополненным набором важных для растений микроэлементов.

Измерение скорости вращения

Измерение скорости вращения валов, шестерен, колес и других элементов, осуществляется, как правило, при помощи электронных тахометров. Типовая схема электронного тахометра приведена на рис. 26.

Тахометры измеряют скорость вращения n с размерностью . Уже первый взгляд на эту размерность позволяет понять, что тахометр должен выполнять два вида измерений одновременно. Во-первых, измерять количество оборотов (вала, шестерни, колеса и т.п.). Во-вторых, измерять время. Для выполнения таких измерений электронный тахометр (рис. 26) содержат электронный секундомер, фотоэлектрический датчик и логическое устройство ЛУ.

С устройством и работой электронного секундомера мы познакомились в предыдущем разделе. Теперь познакомимся с устройством и работой фотоэлектрического датчика. Он состоит из светодиода – излучателя СД, фотодиода – приемника ФД и формирователя электрических импульсов ФС1. Светодиод СД излучает свет на фоточувствительную поверхность фотодиода приемника ФД. При этом сопротивление фотодиода падает. Если на линии светового потока между светодиодом СД и фотодиодом ФД поместить непрозрачный материал, то сопротивление фотодиода ФД резко возрастет.

Рис. 26. Функциональная схема электронного тахометра

Это свойство фотоэлектрического датчика широко используется в технике и в измерениях. Для измерения скорости вращения между оптопарой – (светодиодом излучателем и фотодиодом приемником), помещают диск 1 с отверстиями, вращающийся на валу 2 (рис. 26). В процессе вращения вала 2 отверстия в диске будут прерывать световой поток между светодиодом СД и фотодиодом ФД. При этом сопротивление фотодиода ФД будет непрерывно изменяться синхронно с частотой вращения вала. Формирователь импульсов ФС1 реагирует на изменения сопротивления фотодиода, преобразуя каждое из их в стандартные по напряжению и длительности прямоугольные электрические импульсы на своем выходе (см. рис. 27, (а). Чем быстрее вращается диск 2, тем больше частота следования импульсов на выходе формирователя ФС1.

Теперь познакомимся с работой логического устройства ЛУ (рис. 26). Логическое устройство имеет два входа и один выход. Принцип его работы можно сформулировать как «2-И». То есть, если и на первый и на второй входы логического устройства ЛУ подано напряжение (условие «2-И» выполняется), то и на его выходе тоже будет напряжение. Если хотя бы на одном из входов ЛУ напряжения нет (условие два «И» не выполняется), то и на его выходе напряжения не будет. Данный принцип работы ЛУ хорошо иллюстрируют графики, представленные на рис. 27.

Рис. 27. Графики электрических импульсов при работе схемы электронного тахометра, (А) – импульсы на выходе формирователя ФС1 в точке А; (Б) – импульсы периодов времени счета (с выхода делительной декады ДД4); (В) – импульсы на выходе логического устройства (на входе в СчД1); (Г) – импульсы, обнуляющие счетные декады в момент начала нового периода счета

В процессе измерения тахометром скорости вращения вала 2 (рис. 26) на выходе формирователя ФС1в точке (А) вырабатываются электрические импульсы с частотой следования отверстий в диске 1. Эти импульсы подаются на первый вход логического устройства ЛУ. Одновременно с этим на второй вход ЛУ в точку (Б) от выхода делительной декады ДД4 поступают импульсы периодов времени счета.

Глядя на рис. 27. не трудно видеть, что условие «2-И» может периодически выполняться только в момент, когда на второй вход ЛУ в точку (Б) в течение 1 секунды подается напряжение 5 вольт. В это же время с выхода формирователя ФС1на первый вход ЛУ в точку (А) поступают электрические импульсы, вызванные вращением диска 2. Таким образом, на выходе логического устройства ЛУ в точке (В) формируются прямоугольные электрические импульсы, которые по внешнему виду повторяют импульсы, поступающие от формирователя ФС1. Они поступают на счетные декады СчД, поэтому этот режим называется «счет».

После периода счета импульсов, в течение следующего периода времени продолжительностью в 1 секунду, напряжение на втором входе ЛУ становится равным нулю. На выходе ЛУ напряжение тоже становится равным нулю, поскольку принцип «2-И» не выполняется. Счет не возможен. На счетных декадах в течение одной секунды отображается результат счета. Этот режим называется «индикация».

После режима «индикация» автоматическое устройство управления сбросом УУС (рис. 26) вырабатывает на своем выходе в точке (Г) короткий электрический импульс, который подается одновременно на входы обнулениявсехсчетных декад. Счетные декады обнуляются, и начинается новый режим счета. Таким образом, режимы «счет» и «индикация» циклически повторяются.

Чтобы по показаниям электронного тахометра определить скорость вращения вала, шестерни и пр., используют формулу:

(2.18)

где: N – результат счета на дисплеях счетных декад; k – количество отверстий в диске датчика; t – период времени счета.

Например, на дисплеях счетных декад электронного тахометра отобразилось число 2400. В диске датчика 80 отверстий. Период времени счета равен 1 секунде. В этом случае:

об/сек.

Если в окружности диска сделать 60 отверстий, а период времени счета будет равен 1 секунде, то с учетом того, что в 1 минуте 60 секунд, электронный тахометр будут показывать скорость вращения в размерности .

Абсолютная погрешность Δn измерения числа оборотов электронным тахометром вычисляется по следующей формуле:

, (2.19)

где: Δtизм – абсолютная погрешность длительности импульса времени (от нестабильности генератора опорных частот); nх – измеренная скорость вращения; tизм – длительность импульса времени (в нашем примере он равен 1 секунде).

Относительную погрешность измерения числа оборотов электронным тахометром определим по формуле:

(2.20)

Например, необходимо определить абсолютную и относительную погрешности измерения числа оборотов электронным тахометром, если он показывает величину измеренной скорости вращения nх = 1000 об/мин, а абсолютная погрешность длительности импульса времени Δtизм = 0,0001 с. Используя формулу (2.19) определим абсолютную погрешность измерения числа оборотов электронным тахометром:

Источник

Adblock
detector