Передаточная функция тахогенератора.

ПФ – это отношение изображения по Лапласу выходной координат к входной.

Рисунок 25 – Схема

Входной координатой может быть либо скорость вращения , либо угол поворота , входная координата .

ПФ отображает динамические свойства объекта, поэтому нужно учесть все звенья, способные накапливать энергию, т.е. необходимо учесть индуктивность якорной обмотки .

;

;

;

;

;

;

Переходим к преобразованию по Лапласу:

;

;

;

где ;

.

- электромагнитная постоянная времени.

;

Передаточная функция по скорости:

;

На ХХ, когда , и получаем, что .

Таким образом, тахогенератор обладает линейной характеристикой для скорости с коэффициентом , для угла он является звеном чистого дифференцирования.

;

Двигатели постоянного тока.

Двигатели используются в системах автоматики, называют исполнительными. Они отличаются от двигателей широкого применения более высоким качеством, быстродействием, линейностью и симметрией характеристик, надежностью и точностью.

Важнейшей характеристикой двигателей постоянного тока является механическая характеристика:

;

Она содержит полную информацию о динамических свойствах двигателя. Из неё можно получить выходную характеристику:

;

Для идеального двигателя скорость вращения не должна зависеть от момента нагрузки при постоянном напряжении , такую характеристику называют абсолютно жесткой.

Для исполнительного двигателя её рассматривают во всех четырёх квадратах.

Рисунок 26 – Механическая характеристика

выходная характеристика для идеального двигателя при отсутствии момента импульса.

Рисунок 27 – Выходная характеристика

;

Характеристики двигателя при различных способах возбуждения двигателя.

1. Параллельное возбуждение.

Рисунок 28 – Параллельное возбуждение

;

В данном случае напряжение управления питает и цепь якоря и цепь возбуждения, поэтому коэффициент , ЭДС вращения, , в который входит поток возбуждения, будет зависеть от напряжения управления.

Поэтому примем, что :

;

;

;

;

;

Рисунок 29 –

На ХХ при ,

;

Теоретически на ХХ машина неуправляема, кроме того при смене знака питающего напряжение направление вращения не изменяется.

Для исполнительных двигателей данный способ не пригодится. Он применяется когда необходима стабильная скорость при небольших изменениях нагрузки и нестабильных питаниях.

2. Последовательное возбуждение

Рисунок 30 - Последовательное возбуждение

;

;

;

;

;

;

;

На ХХ при , машина идет вразнос.

Способ применяется в маломощных машинах, например в бытовой аппаратуре. Для получения больших скоростей вращения, при уменьшении скорости, при неизменном напряжении, момент резко возрастает, пусковой момент наибольший.

Рисунок 31 – Возрастание момента

Применяются так же в маломощных тяговых двигателях.

3. Независимое возбуждение.

Рисунок 32 – Независимое возбуждение

Поток возбуждения создается от внешнего не зависимого источника…обмотки возбуждения питаемой от постоянного возбуждения , в маломощных машинах статор чаще выполняется в виде постоянных магнитов.

Уравнение машины имеет вид:

;

;

;

;

;

Управление возможно, как со стороны цепи возбуждения, так и со стороны цепи якоря. Соответственно различают полюсное и якорное управление. Выходная характеристика при полюсном управлении на ХХ, при имеет вид:

;

Рисунок 33 – Выходная характеристика

На ХХ машина не управляема, теоретически скорость вращения возрастает неограниченно, т.е. характеристика не линейна, применяется в случаях, когда диапазон регулируемый скорости невелик.

Рисунок 34 – Нелинейная выходная характеристика

4. Якорное управление.

Наиболее применяемый способ для приводов, работающих во всем диапазоне скоростей при обоих направлениях вращения.

При этом поток возбуждения выбирается максимально возможным и не изменяется и .

;

;

;

Рисунок 35 – Работа машины

Участок 1-2 является основным, машина работает как двигатель. В точке 1 , ( - коэффициент ЭДС). В точке 2 машина заторможена, , , . Эти параметры обязательно приводится в паспортных данных. По ним можно построить механическую характеристику, которая позволяет рассчитать все параметры машины, относящиеся к её динамическим свойствам. На участке 0-1 машина разгоняется выше скорости ХХ за счет внешнего источника механической энергии. Момент меняет знак и становится тормозящим, машина переходит в генераторный режим. Участок 2-3 имеет место, когда внешний источник вращает машину в обратную сторону. При номинальном напряжении режим не допустим из-за большого тока.

Рисунок 36 – Механическая характеристика