¿Quieres conocer todo sobre el tacómetro eléctrico? Si estás interesado en entender cómo funciona y cuál es su utilidad, estás en el lugar correcto. En este artículo descubrirás todo sobre el tacómetro de CC y CA, dos variantes esenciales de esta herramienta. Así que prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la medición de velocidad y revoluciones por minuto.
Un tacómetro eléctrico es un dispositivo electromecánico que produce un voltaje de salida proporcional a la velocidad. En este artículo, discutiremos el tacómetro de CA y el tacómetro de CC y sus ventajas y desventajas. Comencemos con la definición básica de un tacómetro eléctrico.
¿Qué es un tacómetro eléctrico?
El dispositivo que se utiliza para medir la velocidad de rotación o la velocidad angular de una máquina como un motor o un generador se llama tacómetro eléctrico.
El funcionamiento de un tacómetro eléctrico se basa en el principio de movimiento relativo entre el eje y el campo magnético de la máquina eléctrica. El movimiento relativo entre el campo magnético y el eje induce una FEM en una bobina que se coloca en el campo magnético constante producido por un imán permanente. Esta fem inducida es directamente proporcional a la velocidad de rotación del eje de la máquina.
Básicamente, hay dos tipos de tacómetros, es decir tacómetro mecánico y tacómetro eléctrico. Un tacómetro mecánico es aquel que mide la velocidad de rotación del eje de la máquina en RPM (revoluciones por minuto). Por otro lado, el tacómetro eléctrico mide la velocidad de rotación del eje de la máquina en términos de voltaje eléctrico o fem. Hay varias ventajas de los tacómetros eléctricos sobre los tacómetros mecánicos que hacen que los tacómetros eléctricos sean populares.
Tipos de tacómetros eléctricos
Los tacómetros eléctricos se clasifican además en los siguientes dos tipos según la naturaleza de la fem inducida, es decir
- Tacómetros de CC
- Tacómetros de CA
Analicemos ahora cada tipo de tacómetro eléctrico con más detalle.
¿Qué es el tacómetro de CC?
El diagrama de construcción de un tacómetro de CC se muestra en la figura-1.
Las partes principales de un tacómetro de CC incluyen un imán permanente, una bobina de armadura, un conmutador y escobillas, una resistencia variable y un voltímetro de bobina móvil. Por lo tanto, es similar a un generador de CC en construcción, por esta razón, a veces también se le llama Generador de tacómetro de CC.
El eje del generador de tacómetro de CC está acoplado al eje de la máquina cuya velocidad se va a medir.
El principio de funcionamiento de un tacómetro de CC es simplemente el principio de inducción electromagnética, es decir, cuando una bobina conductora cerrada se mueve en un campo magnético, se induce una fem en la bobina. La magnitud de esta fem inducida es función del enlace de flujo a la bobina y la velocidad de rotación del eje.
Esta fem inducida en la armadura del tacómetro de CC es de naturaleza alterna. Por lo tanto, utilizando un conmutador y escobillas, se convierte en tensión continua para medir con el voltímetro. Además, la polaridad de la fem inducida proporciona información sobre la dirección de rotación del eje. La resistencia variable se utiliza en el circuito para controlar el fuerte flujo de corriente en el circuito.
La expresión de la fem inducida en la armadura del tacómetro de CC está dada por,
Donde E es la fem inducida, ϕ es el flujo por polo, P es el número de polos, N es la velocidad de rotación, Z es el número de conductores en la armadura y A es el número de trayectorias paralelas en la bobina de la armadura. .
De esta ecuación, es claro que,
El tacómetro de CC tiene varias ventajas y desventajas que se detallan a continuación.
Ventajas del tacómetro de CC
Las ventajas importantes de un tacómetro de CC son las siguientes:
- Podemos usar el voltímetro de CC tradicional para medir la fem inducida.
- El voltaje de salida generado es directamente proporcional a la velocidad.
- La dirección de rotación se puede determinar conociendo la polaridad de la fem inducida.
- El tacómetro de CC produce alrededor de 10 mV/rpm y podemos medir el voltaje generado por un voltímetro de bobina móvil que tiene una escala uniforme.
- La resistencia en serie del tacómetro limita la corriente en caso de cortocircuito en los terminales de salida.
Desventajas del tacómetro de CC
Las principales desventajas del tacómetro de CC son las siguientes:
- Requiere mantenimiento frecuente debido a la presencia de un conmutador y escobillas. El error de medición puede aumentar si hay un cambio en la resistencia de contacto entre las escobillas y el conmutador.
- Tiene una resistencia de salida alta en comparación con la resistencia de entrada, y si fluye una corriente alta a través de la bobina del inducido, puede distorsionar el campo magnético del imán permanente.
¿Qué es el generador de tacómetro de CA?
La construcción de un generador de tacómetro de CA se muestra en la figura-2.
Los inconvenientes asociados con el tacómetro de CC se eliminan en el tacómetro de CA. Como se puede observar que consta de un inducido estático y un sistema de campo magnético giratorio. Por lo tanto, no hay necesidad de un conmutador y escobillas en el tacómetro de CA.
El campo magnético giratorio induce una fem en la bobina del inducido según el principio de inducción electromagnética. Aquí, la magnitud y la frecuencia de la fem inducida son directamente proporcionales a la velocidad de rotación del eje. cuando se adopta el procedimiento de medición del voltaje inducido, el voltaje de salida del tacómetro se rectifica para obtener el voltaje de CC.
Se utiliza un circuito rectificador para rectificar el voltaje de CA en CC y el capacitor suaviza el CC al eliminar las ondas en el voltaje de CC. La salida del voltaje de CA rectificado se mide con un voltímetro de bobina móvil. La lectura del voltímetro muestra la velocidad de rotación.
Ventajas del tacómetro de CA
- La frecuencia y la amplitud del voltaje inducido en el estator son proporcionales a la velocidad. de la rotación de la máquina.
- Es posible medir la velocidad de dos formas, midiendo la frecuencia o midiendo la magnitud de v el voltaje inducido.
- El tacómetro de CA no tiene problemas causados por el conmutador porque el generador de CA no tiene conmutador ni escobillas de carbón.
- Podemos medir el voltaje de salida rectificado con un voltímetro de bobina móvil.
- La velocidad y la FEM y la frecuencia inducidas por la salida tienen una relación lineal.
Desventajas del tacómetro de CA
- La frecuencia y el voltaje de salida son muy bajos en condiciones de baja velocidad.
- La frecuencia aumenta con un aumento en la velocidad del tacómetro. La impedancia de una bobina depende de la frecuencia. Por lo tanto, la impedancia de la bobina aumenta en condiciones de alta velocidad. La impedancia de entrada del dispositivo de visualización o instrumento de medición debe ser alta en comparación con la impedancia de la bobina para tener una buena linealidad.
Generador de CA de rotor de copa de arrastre
El tacómetro de CA también se construye en otra construcción llamada, Tacómetro de CA tipo copa de arrastre. La construcción de un tacómetro ac tipo copa de arrastre se muestra en la figura-3.
En este tipo de tacómetro de CA, el estator lleva dos devanados, a saber, el devanado de referencia y el devanado en cuadratura. Ambos devanados están desplazados 90° uno del otro. El rotor del tacómetro de copa de arrastre se compone de una copa de aluminio delgada y se coloca dentro del estator. La copa se llama copa de arrastre porque está directamente conectada al objeto cuya velocidad se va a medir.
El rotor tiene muy baja inercia y alta inductancia. En este tacómetro, el suministro de CA se introduce en el devanado de referencia y la salida se toma del devanado en cuadratura. El rotor giratorio en el campo magnético induce una fem en un devanado sensor que es proporcional a la velocidad de rotación.
Un voltaje de CA de referencia Vr porque ωCt se aplica a la bobina de referencia cuya resistencia y reactancia son despreciables. La bobina produce flujo magnético Φr pecado ωCt que retrasa el voltaje de referencia en 90 ° y establece un campo magnético en el entrehierro.
Cuando la copa de arrastre gira en el espacio de aire de este campo magnético, se induce una fem en la copa y fluye una corriente a través de ella. Debido a esta fem inducida, un flujo en cuadratura Φq se produce lo que a su vez conduce a una acción de transformador, y una fem eq es inducida en la bobina de cuadratura.
Ventajas del generador de tacómetro tipo copa de arrastre
- Produce un voltaje de salida sin ondulación, por lo que no es necesario un filtro.
- El detector de fase puede determinar la dirección de rotación midiendo la fase de su voltaje de salida del tacómetro de copa de arrastre.
- Es relativamente menos costoso.
- Cuando se mide alta velocidad con este tacómetro, ocurre un gran error en la medición debido a la no linealidad en el voltaje de salida con respecto a la entrada (velocidad).
- La no linealidad en la medición ocurre cuando se utiliza para medir alta velocidad. Es posible reducir el error debido a la no linealidad seleccionando una frecuencia de voltaje de excitación mucho más alta que la frecuencia de la señal de velocidad. La frecuencia de la portadora debe ser de 5 a 10 veces mayor que la frecuencia de la señal de velocidad.
- Son de construcción robusta y necesitan menos mantenimiento.
Desventajas del tacómetro tipo copa de arrastre
Las siguientes son las desventajas de un tacómetro de copa de arrastre.
- A altas velocidades, el voltaje de salida no aumenta linealmente con la velocidad. Para hacer que la salida sea lineal, el devanado de referencia se excita con una frecuencia superior a 400 Hz.
- La calibración del tacómetro de copa de arrastre es comparativamente complicada porque requiere dos señales: una señal de referencia y una señal de velocidad. La señal de referencia debe ser constante para la calibración del tacómetro.
Esto es todo sobre el tacómetro eléctrico: tacómetro de CC y tacómetro de CA.
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