Механические характеристики электродвигателей

Механическая характеристика электродвигателя – зависимость его частоты вращения от вращающего момента или .

Степень изменения частоты вращения ( ) с изменением момента у различных типов электродвигателей неодинакова. Величина, характеризующая это изменение называется жесткостью механической характеристики ( ).

или

Механически характеристики электродвигателей можно разделить на три основные категории в зависимости от жесткости ( ).

Абсолютно жесткая характеристика – это характеристика, при которой частота вращения с изменением момента остается неизменной. Например, синхронный двигатель (кривая 1).

Жесткая механическая характеристика – это характеристика, при которой частота вращения с изменением момента хотя и падает, но в малой степени. Например, двигатель постоянного тока независимого возбуждения (кривая 3) и асинхронный двигатель (кривая 2).

Мягкая механическая характеристика – это характеристика, при которой происходит значительное изменение частота вращения с изменением момента. Например, двигатель постоянного тока смешанного возбуждения (кривая 4) и последовательного возбуждения (кривая 5).

Вопрос №2. Способы формирования статических, механических характеристик с помощью обратных связей.

Формирование механических характеристик электродвигателей с помощью систем обратной связи по току, напряжению и частоте вра­щения рассмотрим на примере электропривода постоянного тока.

Введение положительной обратной связи по току якоря.

На рисунке, указанном выше, представлены следующие зависимости :

1 - естественная механическая ха­рактеристика электродвигателя,

2 - зависимость при наличии об­ратной связи ,

3 - зависимость при наличии об­ратной связи и ,

4 - зависимость при наличии об­ратной связи и .

- суммарный коэффициент передачи, имеющий размерность в омах; - омическое со­противление преобразователя; - омическое сопротивление обмотки якоря.

Очевидно, что при равенстве и можно получить идеально жесткую механическую характеристику электропривода, однако, даже при незначительном увеличении значения в силу каких-либо возмуще­ний система теряет устойчивость.

Введение отрицательной обратной связи по току якоря.

Отрицательная обратная связь по току позволяет стабилизиро­вать момент вращения, отстраиваться от возмущений, связанных с из­менением напряжения сети. Однако, частота вращения, при возмуще­ниях момента на валу, токовым контуром постоянной не поддержива­ется. На практике эта обратная связь, как правило, используется совместно с обратной связью по скорости.

Введение отрицательной обратной связи по напряжению на яко­ре.

Несмотря на недостатки приводов с обратной связью по напряжению (недостаточная жесткость механических ха­рактеристик), они широко используются в промышленности благода­ря своей простоте и надежности, в тех случаях, когда нет высоких тре­бований к точности поддержания частоты вращения. На практи­ке обратная связь по напряжению часто применяется совместно с положительной обратной связью по току. Регулятор напряжения, под­чиненный регулятору тока, рекомендуется применять в системе авто­регулирования с вентильным преобразователем при наличии режима прерывистых токов.

Введение отрицательной обратной связи по частоте вращения якоря.

М еханические характеристики электропривода при различных значениях суммарного коэффициента усиления системы представле­ны на рис. 25.11.

Кривая 1 - естественная механи­ческая характеристика, ;

2 - при ; 3 – при . Очевидно преимущество боль­ших значений . Однако известно, что при стремящемся к бесконечности система становится неустойчивой. По­этому при больших коэффициентах усиления ОУ регуляторы скорости вы­полняют обычно ПИ-типа.

Комбинируя различные способы создания обратных связей мож­но получить различные системы управления электроприводами. Обыч­но применяют одновременно отрицательные обратные связи по ско­рости и току якоря, достигая тем самым регулирования при постоян­ной мощности. Наиболее распространены 2-х и 3-х контурные системы, причем в позиционных электроприводах обязательно присутствует контур положения.

Типовые схемы управления электроприводов можно подразде­лить на два типа: схемы с общим суммирующим усилителем; схемы подчиненного регулирования. Достоинство схем первого типа в простоте системы - на вход усилителя подается алгебраическая сумма сигналов обратных связей. Недостаток - невозможность регулирования координат независимо друг от друга. В схемах подчиненного регулирования число усилителей равно числу координат. При этом выходной сигнал внешнего контура явля­ется задающим сигналом для внутреннего контура, то есть каждый внутренний контур подчинен внешнему контуру Операционные уси­лители называют регуляторами, соответственно: положения, скорос­ти, тока. Контуры тока и скорости в большинстве электроприводов выполняют с непрерывной системой управления, которую принято называть аналоговой. Внешний контур управления - контур положе­ния в электроприводах роботов и станков с ЧПУ принято выполнять цифрового типа.

Вопрос №3. Датчики положения, скорости и тока, применяемые в электроприводе.

Функционально датчики можно подразделить на два основных типа: датчики внутреннего состояния (локальные) и датчики внешнего состояния (системные датчики).

К системным датчикам относятся: датчики положения рабочего органа; сенсорные датчики; конечные путевые датчики. К локальным датчикам электропривода относятся: датчики положения электропривода; датчики положения ротора относительно фаз статора электродвигателя; датчики скорости; датчики тока; датчики магнитного поля электродвигателя.

Датчики положения