Was ist ein Tachogenerator?
Ein Tachogenerator ist ein Instrument, das die Drehzahl einer Welle anhand eines intern erzeugten elektrischen Signals misst. Dieses Referenzsignal oder diese Referenzspannung wird erzeugt, indem der Drehzahlmesser mit einer direkten Verbindung zur Welle versehen wird, die den internen Mechanismus des Generators mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle dreht. Die erzeugte Spannung wird dann von der Drehzahlmesserschaltung gelesen und auf einer Anzeige angezeigt oder an ein externes Gerät wie einen Drehzahlregler weitergeleitet. Die Instrumente sind präzise kalibriert, und die genaue Ausgangsspannung des Generators bei jeder Drehzahl ist ein bekannter Faktor, der für genaue Drehzahlmessungen sorgt. In Bezug auf Betrieb und Aufbau lassen sich Drehzahlmessergeneratoren in drei grundlegende Kategorien einteilen: Gleichstrom (DC), Wechselstrom (AC) und Permanentmagnettypen.
Genaue Drehzahlmessungen sind für den ordnungsgemäßen Betrieb vieler Maschinen von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei variablen Lasten und Leistungsaufnahmen. Installationsgeräte wie Motordrehzahlregler verwenden häufig die Ausgangsspannung eines Tachogenerators als Referenz, um die Drehzahl der von ihnen angetriebenen Motoren zu steuern. Diese kleinen Generatoren werden von den Abtriebswellen des Motors oder der Maschine entweder über eine direkte Verbindung mit einem Drehverhältnis von 1: 1 oder über einen sorgfältig kalibrierten Hilfsantrieb angetrieben. Wenn sich die Maschine dreht, treibt sie den Generator an, der je nach Drehzahl eine Spannung erzeugt, die sich in Betrag und Frequenz unterscheidet. Diese Spannung wird dann an ein Auslesegerät oder einen Motordrehzahlregler gesendet.
Der Grundaufbau aller Tachogeneratortypen folgt weitgehend dem herkömmlicher Elektromotoren mit einem Rotor, der sich in einem stationären Stator dreht. Gleichstromtachometer verfügen über einen Satz Permanentmagnete an der Innenseite des Stators und einen Rotor mit mehreren Wicklungssätzen, die an einen Kommutator angeschlossen sind. Wenn der Rotor im Magnetfeld des Stators gedreht wird, wird in seinen Wicklungen ein elektrischer Strom erzeugt. Dieser Strom wird über einen Satz Kohlebürsten, die am Kommutator laufen, aus dem Drehzahlmesser abgeführt.
Wechselstromtypen haben zwei Sätze von Drahtspulen im Stator, von denen einer mit einer Wechselspannung versorgt wird. Dies induziert eine Sekundärspannung in der anderen Spule ähnlich der Sekundärspule in einem Transformator. Der Rotor des Wechselstrom-Tachogenerators bietet einen Kurzschlusspfad für die Wechselspannung ähnlich dem Rotor bei Käfigläufermotoren. Wenn der Rotor in den beiden Statorwicklungen gedreht wird, wirkt sich dies auf das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung aus, was sich wiederum auf die Sekundärspannung auswirkt. Dies bedeutet, dass die Sekundärspannung von der Drehzahl abhängt, mit der sich der Rotor dreht, und somit eine bekannte Referenzspannung liefert, um die Drehzahl der Maschine zu messen.
Der Permanentmagnet-Tachogenerator ähnelt im Betrieb den Gleichstromtypen mit Ausnahme einer umgekehrten Anordnung eines Magnetsatzes am Rotor und der Spulen im Stator. Wenn sich der Rotor im Stator dreht, wird der elektrische Referenzstrom in den Statorwicklungen induziert. In allen drei Fällen ist die vom Tachogenerator erzeugte Spannung direkt proportional zur Drehzahl. Auf diese Weise können unabhängige Schaltkreise entweder die Drehzahl auf einer grafischen Anzeige anzeigen oder die Informationen als Referenz für die Steuerung der Maschinengeschwindigkeit verwenden.