تاکوژنراتور چیست؟ نحوه عملکرد؟

تاکوژنراتور چیست؟ نحوه عملکرد؟

تاکوژنراتور چیست؟ نحوه عملکرد؟

تاکوژنراتور با خروجی آنالوگ ، وسیله‌ای جهت اندازه‌گیری گردش موتور و سرعت زاویه ای موتورها است.

راد الکتریک بین الملل | فروش خازن، فیوز، انکودر، دیود، تریستور، مقاومت
مقالات مرتبط

تاکوژنراتور چیست؟

پیش از اینکودرها، نخستین تجهیزات کنترل حرکت در واقع تجهیزی با خروجی آنالوگ بنام تاکوژنراتورها وجود داشتند. تاکوژنراتور ها برای تعیین سنجش سرعت زاویه ای موتورها یا سرعت چرخش تجهیزات مکانیکی بکار می‌رود. اما این روزها به علت نیازمندی به دقت و سرعت بالا برای بازخورد خروجی، از انکودر با خروجی دیجیتال به جای تاکوژنراتورها با خرجی آنالوگ استفاده می‌شود. شاید به گفته چاپمن در کتاب ماشین‌های DC ، عملکرد تاکو چیزی شبیه به ژنراتور است.

ساختار تاکوژنراتور

ساختار تاکوژنراتور ساده است. به گونه ای که به ازای چرخش روتور و تولید ولتاژ در دو سر خروجی، می‌توان مشابه تاکو در نظر گرفت زیرا در آخر، در  واگذاری ولتاژ به کنترلر از طریق رینگ یا ولتاژ انجام می‌گیرد.بخش متحرک آن روتور است که ویژگی آن لختی بالا با توجه به ابعاد آن است، که می‌تواند با حداقل گشتاور و اینرسی شروع به حرکت کند. همچنین نوع سیم پیچی‌های آن و سایر اجزا در ایجاد قطب مغناطیسی موثر است.

بدنه و ساختار تاکوژنراتور

نحوه عملکرد تاکو

عملکرد تاکوژنراتورها مانند عملکرد انکودرها است، به گونه ای که به ازای هر گردش شفت، ولتاژهایی را در دورهای متفاوت برای بازخورد گردش ایجاد می‌کند. از خروجی این سیگنال‌های آنالوگ جهت پردازش PLC یا کنترلرها بکار می‌رود. خروجی این ولتاژها یا مدل dc صاف یا مدل AC سینوسی بدون ریپل همراه با فاز و فرکانس ثابت است.

انواع تاکوژنراتور

تمامی تاکو‌ها بر اساس نوع ولتاژ، نوع کارکرد، عملکرد و مدل طراحی به دو گروه شناخته می‌شوند:

  • تاکوژنراتور AC
  • تاکوژنراتور DC (در حوزه صنعتی این گروه متداول‌تر است)

 راد الکتریک بین الملل نماینده بامر در ایران، انواع تاکو مطلق، تاکو افزایشی را در بدنه تاکو شفت و تاکو بدون شفت عرضه می‌کند. شما می‌تواند برای خرید تاکوژنراتور به سایت فروشگاهی ما مراجعه نمایید.

تاکوژنراتور DC

آرمیچر ، آهنربا، کموتاتور ، مقاومت متغیر، ذغال ها  و ولت متر همگی جز پارت‌های یک تاکوژنراتور dc می‌باشد. و در گذشته که خروجی تاکو آنالوگ بود، از ولت متر استفاده می‌شد. EMF نیروی محرکه زمانی باعث ایجاد و شار جریان می‌گردد که رسنا الکتریکی در میدان مغناطیسی حرکت کند. که درواقع این اتفاق بیانگر عملکرد تاکوژنراتور  DC است، در حالیکه میزان این نیرو محرکه القایی به عواملی همچون بدنه رسانا، میزان سرعت و قطب مغناطیسی بستگی دارد.

تاکوژنراتور دی سی DC

اما کموتاسیون به جابه جایی مداوم آرمیچر میان میدان آهنریاها که موجب میدان مغناطیسی می‌گردد، گفته شده، تا ولتاژ dc توسط جریان القایی در انتهای شفت از طریق ذغال بدست آید.

رابطه ولتاژ القایی در تاکو ژنراتور  DC 

که در آن : 

E   ولتاژ تولید شده،P تعداد قطب ها، Φ شار در هر قطب بر وبر، N سرعت دور در دقیقه، a تعداد مسیر موازی در سیم پیچ آرماتور، Z تعداد هادی در سیم پیچ آرمیچر 

محاسبه ولتاژ خروجی تاکوژنراتور

ولتاژ خروجی در واقع مهم‌ترین عضو در تاکوژنراتور ها به حساب می‌اید. میزان این ولتاژ طبق میزان تغییرات زاویه چرخش موتور در زمان در ضریب ثابت شیب نوسانات به دست ‌می‌‌آید. طبق این فرمول از تاکوژنراتور به عنوان یک مشتق گیر الکترومکانیکی بکار برده می‌شود، اگر تغییرات را مبنا قرار دهیم.

 

dϴ  به dt  : نرخ تغییرات زاویه چرخش موتور نسبت به زمان،  Kg : ضریب تقویت حالت دائم معادله شیب مشخصه خروجی تاکوژنراتور  
دلتا: زاویه چرخش روتور

 نحوه کارکرد تاکوژنراتور DC

 حرکت شفت بین شار مغناطیسی و میدان آهنربایی باعث ایجاد نیرو محرکه القایی در سیم پیچی شده که موجب تولید ولتاژ در خروجی تاکوژنوراتور می‌گردد. میزان سرعت گردش روتور رابطه مستقیم با نیرو محرکه القایی دارد. به بیان ساده تر وقتی ولتاژ خروجی افزایش می‌یابد که سرعت چرخش روتور بیشتر شود..

نمودار سرعت به چرخش روتور در تاکوژنراتور

مزایای تاکوژنراتور DC

  • قیمت پایین
  • ولتاژ خروجی ثابت (سادگی در میزان برآورد)
  • عملکرده آسان

معایب تاکوژنراتور DC

  • خرابی و نیازمندی به سرویس دوره ای کموتاتور و ذغال ها
  • میزان مقاومت خروجی بالا نسبت به مقاومت ورودی (باعث آسیب به قطب ها در طول زمان می‌شود.)

مدار داخلی تاکوژنراتور DC

تاکوژنراتور AC

با توجه به معایبی که تاکو‌های DC دارند، جهت نیاز کمتر به سرویس دوره ای ذغال و کوتاتورها، از تاکوژنراتورهای ac استفاده می‌شود. این مدل از تاکوها نیز، آرمیچر و میدان مغناطیسی  گردان ثابت دارند. که میدان مغناطیسی چرخشی باعث نیرو محرکه القایی در سیم پیچی استاتور می‌شود. دامنه و فرکانس  EMF القایی سرعت حرکت شفت متناسب با فرکانس و دامنه نیرو محرکه القایی است. بنابراین ولتاژ خروجی پس از عبور از فیلترهای اکولایزر سینوسی به صورت ولتاژ ac در می‌آید. 

ساختمان تاکوژنراتور ac

استاتور تاکو دارای دو سیم پیچی اصلی و فرعی با فاصله 90 درجه نسبت به هم، در تاکوژنراتور  acاست. جنس بدنه روتور، آلومینیومی و دارای حداقل اینرسی است، که بین دو سیم پیچ قرار دارد. باتوجه به آنکه ولتاژ القایی و سرعت گردش دارای رابطه مستقیمی هستند، گردش روتور بین میدان مغناطیسی در سیم پیچ استاتور، ولتاژ را تولید می‌کند.

سیم پیچی روتور تاکو ژنراتور ac

مزایای تاکوژنراتور  AC

  • خروجی ولتاژ ac و بدون نیاز به حذف ریپل
  • هزینه نگه داری پایین

معایب تاکوژنراتور AC

  • با افزایش سرعت گردش روتور، رابطه غیر خطی بین ولتاژ خروجی و سرعت ورودی برقرار می‌شود که قابل پردازش صحیح برای کنترلر نیست
  • قیمت بالا

نحوه تست عملکرد تاکو ژنراتورهای DC و AC

برای اطمینان عملکرد تاکو DC و تاکو AC  با استفاده از ولت متر، خروجی اندازه گیری می‌شود. اگر با دور ثابتی مثلا 1000RPM چرخاندیم و ولتاژ ثابتی را ایجاد کرد، دستگاه درست کار می‌کند..

 برای مثال اگر یک تاکوژنراتور بامر TDP0.2 LT-4  یا تاکوژنراتو رادیو انرژی 444R1B0.6CA   باید با دور 1000RPM، ولتاژ 60 را داشته باشند.