Исполнительные двигатели постоянного тока. Якорное управление.
ИДПТ имеют две обмотки: обмотку возбуждения и обмотку управления. При этом напряжение управления может подаваться либо на обмотку якоря (якорное управление), либо на обмотку возбуждения (полюсное управление).
Требования к ИДПТ: устойчивая работа в широком диапазоне скоростей, линейные механические и регулировочные (при якорном управлении) хар-ки, большой пусковой момент, малая мощность управления при большой мощности на валу, высокие быстродействие и надежность, малые габариты и вес. Недостатки ИДПТ связаны с наличием скользящего контакта между щеткой и коллектором, это снижает надежность работы и создает радиопомехи, возникающие от коммутационного искрения.
Я
корное
управление (ЯУ)
Для ЯУ характерны отсутствие самохода, высокая линейность механических и регулировочных характеристик, а также большая крутизна механических характеристик, что обеспечивает быстрый разгон двигателя; ток в этом двигателе проходит через щеточный контакт только при отработке сигнала управления, предотвращая подгар коллектора при неподвижном якоре. Основным недостатком двигателя с якорным управлением является сравнительно большая мощность управления.
Схема
включения двигателя с ЯУ показана на
рисунке. Напряжение возбуждения
подается на обмотку полюсов, напряжение
управления
–
на обмотку якоря. Коэффициент сигнала
α (альфа) здесь равен
.
Для двигателей с постоянными магнитами
.
Регулирование частоты вращения
осуществляется изменением
.
При отсутствии насыщения
,
а поскольку
,
– коэффициент машины по потоку, магнитный
поток возбуждения также остается
постоянным, т.е.
.
Ток якоря (управления) равен
,
где
– ЭДС якоря;
– сопротивление якорной цепи.
Вращающий момент двигателя:
Выразим
момент в относительных единицах, приняв
за базовый момент пусковой момент,
развиваемый двигателем при
и
.
Тогда относительное значение момента:
(1)
Частота
вращения при холостом ходе (
и
)
Откуда
находим
.
Подставляя это значение в (1), получим
,
где
–
относительная частота вращения двигателя.
Получим
основную формулу для ЯУ в отн. единицах:
–регулировочные
хар-ки (б);
– механические
хар-ки (а).
М
еханические
характеристики
линейные и параллельные, что означает
независимость быстродействия от
коэффициента сигнала. Пусковой момент
и угловая скорость холостого хода
пропорциональны коэффициенту сигнала.
Регулировочные характеристики линейные. Напряжение трогания пропорционально моменту нагрузки.
Мощность управления:
Мощность управления резко возрастает с увеличением коэффициента сигнала. Кроме того, она доходит до 95 % полной потребляемой мощности двигателя, поскольку является мощностью якорной цепи, что характерно для двигателей постоянного тока.
Мощность возбуждения:
М
ощность
возбуждения остается величиной
постоянной, независящей ни от коэффициента
сигнала, ни от частоты вращения. К тому
же – она небольшая по величине, что
также характерно для машин постоянного
тока.
Механическая мощность в относительных единицах:
Максимальное значение механической мощности:
На
рисунке показана зависимость механической
мощности от скорости вращения
(???
=
Рмех).
Максимум
механической мощности в сильной степени
зависит от коэффициента сигнала и даже
при
не превышает 1/4 базовой мощности.
В данном случае это является существенным недостатком якорного управления, ибо предполагает наличие мощных и дорогих усилителей.