Bài giảng Kỹ thuật cảm biến - Chương 9: Máy phát tốc độ

Kiểm tra 15’ 
1 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
1 
Đề thi kiểm tra 15’ 
Đề số 1 
Trình bày cách đo độ ẩm bằng phương pháp nhiệt độ điểm sương? (Có hình vẽ minh họa) 
 Đề số 2 
Nêu khái niệm, chức năng của cảm biến biến trở? Cấu tạo (có hình vẽ) và nguyên tắc hoạt động của cảm biến biến trở với con chạy dịch chuyển thẳng? 
2 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
2 
Bài 9 
MÁY PHÁT TỐC ĐỘ 
3 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
3 
Chức năng: Xác định tốc độ góc dựa trên sự biến đổi chuyển động quay thành tín hiệu điện 
Phân loại : 
- Máy phát tốc độ một chiều: dùng nguồn điện áp kích thích một chiều 
- Máy phát tốc độ xoay chiều: dùng nguồn điện áp kích thích xoay chiều 
4 
  5.2. Máy phát tốc 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
4 
Máy phát tốc xoay chiều 
Máy phát tốc một chiều 
a. Cấu tạo: 
Stato: Nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện gồm 1 cuộn dây được cấp nguồn một chiều 
Rôto: trục sắt + các vòng dây + cổ góp + chổi than 
5 
  5.2.1. Máy phát tốc một chiều 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
5 
Kích từ dùng 
nam châm điện 
Kích từ dùng 
nam châm vĩnh cửu 
 c E - hệ số, phụ thuộc vào cấu trúc của 
máy phát tốc một chiều 
	- độ dốc đặc tính tĩnh 
6 
  b. Nguyên tắc hoạt động 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
6 
- Phương trình tĩnh: 
 Đặc tính tĩnh: 
 Hàm truyền: 
Nhận xét: 
- Có một vùng không nhạy do sụt áp trên điện trở tiếp xúc chổi than – cổ góp của máy phát. 
 - Đặc tính tĩnh có dạng phi tuyến và có độ dốc phụ thuộc vào giá trị trở kháng tải, khi càng nhỏ thì tính phi tuyến càng lớn và độ dốc càng nhỏ. 
7 
  c. Đặc tính 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
7 
Ưu điểm: 
 - Khối lượng và kích thước nhỏ; 
 - Công suất đầu ra lớn; 
 - Không cần nguồn cung cấp (khi dùng nam châm vĩnh cửu); 
 - Độ dốc đặc trưng đầu ra lớn (so với máy phát xoay chiều). 
Nhược điểm: 
	 - Cấu tạo phức tạp, giá cao 
 - Có vùng không nhạy khi ω nhỏ; 
 - Đặc trưng đầu ra không ổn định (do có tiếp điểm trượt ở đầu ra); 
 - Điện áp đầu ra có gợn sóng, đặc biệt khi tốc độ quay nhỏ; 
 - Có nhiễu vô tuyến (do có cơ cấu chổi than, cổ góp). 
8 
  d. Ưu, nhược điểm của máy phát tốc một chiều 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
8 
9 
 e. Tham số kỹ thuật của một số máy phát tốc 1 chiều 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
9 
Ký hiệu 
Điện áp kích thích (V) 
Dòng điện 
kích thích 
(A) 
Vòng quay 
lớn nhất (vòng/phút) 
Độ dốc 
đặc tuyến 
(mV/ 
(vòng/phút)) 
Khối lượng (kg) 
ТД-101 
110 
0,07 
1500 
25 
0,7 
ТД-102 
110 
0,07 
1500 
50 
0,7 
ТД-103 
110 
0,07 
1500 
100 
0,7 
ТГ-1 
110 
0,3 
1100 
96 
1,79 
ТГ-2 
ТГ-2C 
110 
0,3 
2400 
21,2 
1,0 
СЛ-121Г 
110 
0,09 
3000 
16 
0,45 
ДТ-100 
115 
0,55 
800 
125 
4 
a. Cấu tạo: 
- Rôto : bố trí các cuộn dây ngắn mạch; 
- Stato : bố trí 2 cuộn dây lệch nhau 90 độ: 
+ Cuộn dây B là cuộn kích từ, được cung 
cấp một nguồn điện xoay chiều 
(tần số 50, 400 hoặc 500Hz); 
+ Cuộn dây A là cuộn phát điện áp đầu ra. 
10 
  5.2.2. Máy phát tốc xoay chiều 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
10 
	 ω = 0	 ω ≠ 0 
11 
  b. Nguyên tắc hoạt động 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
11 
Φ KT E d – sức điện động biến áp 
E d I d Φ d 
Φ KT , Φ d hướng theo trục d E A =0 
Φ KT E d ,E R (SĐĐ quay), 
E R I q Φ q E A 
w A - số vòng dây của cuộn phát A; 
k A - hệ số cuộn dây A; 
Phương trình tĩnh: 
 - tốc độ góc quay tương đối	 
	 - tốc độ quay đồng bộ 
F - tần số điện áp kích từ; 
p - số đôi cực các cuộn dây trên stato. 
	 - hệ số biến áp; w A , w B – số vòng của các cuộn dây A và B 
	 K 1 ,K 2 - các hệ số, phụ thuộc vào các tham số và đặc trưng của tải, của các cuộn dây, của stato và rôto máy phát tốc độ. 
Độ dốc đặc tính: 
K A =1..3 [mV/(vòng/phút)]- đối vói MFT trong thiết bị tính toán 
K A =6..10 [mV/(vòng/phút)]- đối vói MFT trong các hệ truyền động bám 
12 
  c. Đặc tính 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
12 
Đặc tính tĩnh máy phát tốc độ xoay chiều 
1. Đặc tính tĩnh lý tưởng; 
2. Đặc tính tĩnh thực tế. 
Để nâng cao độ tuyến tính cần phải giảm thành phần K 2 v 2 . Để làm điều đó cần: 
- Giới hạn dải tốc độ quay làm việc của MFT để sao cho v max : 
+ không vượt quá 0,5..0,7 (đối với các máy phát tốc độ xoay chiều dùng trong các thiết bị đo lường, hệ bám) 
+ không vượt quá 0,2..0,3 (đối với các máy phát tốc độ xoay chiều dùng trong các thiết bị tính toán). 
- Máy phát tốc phải có tốc độ góc đồng bộ lớn: 
+ Tần số điện áp kích thích lớn 400..500Hz 
+ Số cặp cực nhỏ, thường p=2 
Tốc độ quay cực đại: 8000-1000 vòng/phút 
13 
  c. Đặc tính 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
13 
Đặc tính tĩnh máy phát tốc độ xoay chiều 
1. Đặc tính tĩnh lý tưởng; 
2. Đặc tính tĩnh thực tế. 
Ưu điểm: 
- Không có tiếp điểm lấy điện áp ra; 
- Mômen quán tính của rôto nhỏ do đó có quán tính thấp; 
- Độ tin cậy cao; 
- Đặc trưng đầu ra ổn định. 
Nhược điểm: 
- Đặc trưng đầu ra có dạng phi tuyến (đặc biệt khi tốc độ quay rôto rất lớn); 
- Có điện áp dư trên đầu ra khi rôto không quay (cỡ vài mV); 
- Công suất đầu ra nhỏ; 
- Độ dốc đặc tuyến đầu ra thấp. 
14 
  d. Ưu, nhược điểm của máy phát tốc xoay chiều 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
14 
15 
 e. Tham số kỹ thuật của một số máy phát tốc xoay chiều 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức 
15 
Ký hiệu 
Điện áp kích thích (V) 
Tần số (Hz) 
Dòng kích thích (A) 
Vòng quay lớn nhất (vòng/phút) 
Độ dốc đặc tuyến 
(mV/ 
(vòng/phút)) 
Khối lượng (kg) 
АТ1 
115 
500 
0,14 
4000 
3 
1,0 
АТ-1Д 
127 
50 
0,14 
1500 
1,4 
1,0 
АТ-2, АТ-2Г 
115 
400 
0,14 
5000 
1 
0,3 
АТ-ЗА 
115 
400 
0,14 
4000 
0,4 
0,25 
АТ-ЗБ 
36 
400 
0,14 
4000 
0,4 
0,25 
ТГ-4 
110 
400 
0,3 
3000 
8,3 
1,5 
ТГ-5А 
115 
400 
0,06 
9000 
1,2 
0,28 
АТ-161 
110 
400 
0,2 
4000 
4 
0,89 
АТ-261М 
115 
400 
0,35 
4000 
5,5 
1,85 
HẾT BÀI 9 
16 
Môn học: PTTĐ 
GV: Vũ Xuân Đức