タコジェネレーター — 種類、装置、動作原理

「タコジェネレーター」という言葉は、「速い」を意味するギリシャ語の「tachos」とラテン語の「generator」という 2 つの単語から来ています。タコジェネレータは可変または定常電気測定マイクロマシンで、機器のシャフトに取り付けられ、シャフトの回転速度の現在値を電気信号に変換します。そのパラメータには回転周波数に関する情報が含まれます。

このパラメータは次のとおりです。 生成されたEMF または信号の周波数値。タコジェネレータからの出力信号は、視覚表示装置（例えば、ディスプレイ）、またはタコジェネレータが動作する自動シャフト速度制御装置に供給されてもよい。

タコジェネレータには、出力で生成される信号のタイプに応じて、交流電圧または電流信号 (非同期または同期タコジェネレータ) または定信号を使用するいくつかのタイプがあります。

直流タコジェネレーター

DC タコジェネレータは、永久磁石 (より一般的) またはステータに配置された励磁コイル (あまり一般的ではありません) によって励起されるコレクタ マシンです。測定起電力はタコジェネレータの回転子巻線に誘導され、回転子の回転角速度、実際には磁束の変化率に正確に比例することがわかります。 電磁誘導の法則で.

出力信号 (その値がローターの回転角速度にも直接比例する電圧) は、ブラシを介してコレクタから取り出されます。仕事に関わることなので、 コレクターとブラシ、そのようなユニットは、AC タコジェネレーターよりも早く摩耗する可能性があります。問題は、ブラシ収集ユニットがその作業の過程で、そのようなタコジェネレータの出力信号にインパルスノイズを生成することです。

いずれにしても、DC タコジェネレーターの出力信号は電圧ですが、偏向磁束は磁石の温度や接点の電気抵抗に依存するため、電圧を速度に正確に変換することが困難になります。コレクターとブラシの関係（時間の経過とともに変化します）、最終的には時間の経過による永久磁石の減磁からです。

しかし、場合によっては、出力信号の表現形式や、シャフトの回転方向の変化に応じて信号の極性が反転するという自然現象を考慮すると、直流タコジェネレータが便利な場合があります。

DC タコジェネレーターは、与えられた電圧に対応する回転周波数 Frot に対する除去電圧 Uout の比を表す「変換係数」St によって特徴付けられます。このパラメータはタコジェネレータの技術文書に指定されており、ミリボルトと毎分回転数の積で測定されます。このパラメータとタコジェネレータからの出力電圧がわかれば、次の式を使用して現在の周波数を計算できます。

タコジェネレーター内蔵電動モーター：

非同期ACタコジェネレータ

非同期ACタコジェネレータは設計が似ています 非同期かご型モーター用… ここのローターは中空円筒形 (通常は銅またはアルミニウム) で作られており、ステーターには互いに直角に配置された 2 つの巻線が含まれています。固定子巻線の 1 つは励磁巻線で、2 つ目は出力巻線です。一定の振幅と周波数の交流が励磁コイルに供給され、出力コイルが測定装置に接続されます。

リスローターが回転すると、2 つのコイルの磁束の初期直交性が周期的に崩れ、磁場の像が歪む結果、EMF が出力コイルに周期的に誘導されます。ローターが静止している場合、励起コイルの磁束は歪められず、出力コイルに EMF は誘導されません。ここで、発生するEMFの大きさはシャフトの回転速度に比例します。

界磁巻線に供給される電流にはシャフトの回転速度とは異なる独自の周波数があるため、このようなタコジェネレータは非同期と呼ばれます。とりわけ、この設計により、出力信号の位相によってローターの回転方向を判断することが可能になり、回転方向を変えると位相が反転します。

同期ACタコジェネレーター

同期タコジェネレーターはブラシレス AC 機械です。ローターの磁化は永久磁石によって生成され、ステーターには 1 つ以上の巻線が存在します。この場合、出力信号の振幅と周波数は両方ともシャフトの回転速度に比例します。したがって、速度データは振幅値 (振幅検出) と周波数によって直接測定 (周波数検出) の両方で測定できます。しかし、同期タコジェネレータの出力信号からは回転方向を知ることができません。

同期 AC タコジェネレータのロータは多極磁石の形で作成でき、シャフトが 1 回転するたびに出力信号に複数のパルスを連続して与えます。このようなタコジェネレータは、非同期タコジェネレータと同様に、機械的磨耗を起こしやすいブラシ収集装置を備えていないため、耐用年数が長くなります。

周波数検出

同期タコジェネレータの出力周波数は温度やその他の要因に依存しないため、同期タコジェネレータを使用した周波数測定はより正確です。計算は非常に簡単で、回転子の極対の数 p がわかれば十分です。

しかし、ニュアンスもあります。計算の精度を十分に高くするには、理論的には速度がすでに変化する可能性がある時間を割り当てる必要があります。これは、パルスをカウントしている間、測定誤差が増加することを意味し、有害です。

測定誤差を減らすために、回転子は多極化され、計算が高速化され、制御システムの応答がより速く追従できるようになります。 1 つの極の場合、周波数は次の式を使用して計算されます。

ここで、N は読み取られたパルスの数、T はパルスのカウント期間です

同期タコジェネレータの場合、信号の振幅は速度に応じて変化するため、出力周波数検出器を設計する際には、タコジェネレータの出力電圧の振幅の可能な範囲全体を考慮することが重要です。

振幅検出

振幅法で周波数を決定すると、周波数検出器の回路は簡単になりますが、ここでは温度、非磁性ギャップの変化などの要因の影響を考慮することが重要です。周波数が高くなるほど出力信号の振幅が大きくなるため、通常、検出器回路は整流器になります。 ローパスフィルタここで、mV * rpm で測定される変換係数により、次の式を使用して周波数を決定できます。

この記事で説明した従来のタイプのタコジェネレータに加えて、最新の技術ではパルス センサーも使用されています。 フォトカプラに基づく, ホールセンサー タコジェネレータの利点は、検出器と組み合わせる場合、追加の電源を必要としないことです。従来の機械式タコジェネレータの欠点には、低速での感度が低く、ブレーキトルクが発生することが含まれます。