Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Проектирование спецмашин Часть 4. Стабилизация машин.pdf
Скачиваний:
90
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
12.95 Mб
Скачать

5.2. Расчет электромашинного привода наведения

Электромашинный привод наведения состоит из трех основ­ ных элементов: исполнительного двигателя, кинематической пере­ дачи от электродвигателя к объекту и регулятора, с помощью кото­ рого осуществляется регулирование скорости двигателя.

В качестве исполнительных двигателей используются электро­ двигатели постоянного тока с независимым возбуждением. Кине­ матическая передача понижающий редуктор с большим переда­ точным числом (порядка 400...2000 и более). Схема и тип регуля­ тора скорости в первую очередь определяются способом регулиро­ вания скорости электродвигателя.

5.2.1. Способы регулирования скорости электродвигателей постоянного тока

Уравнение механической характеристики электродвигателя можно [7, 8] записать в виде:

(5.2)

где Е - противоэлектродвижущая сила (ЭДС), индуктированная в обмотке якоря вследствие вращения якоря в магнитном поле возбуждения;

Сс - постоянная электродвигателя; Фв - магнитный поток возбуждения двигателя.

ПротивоЭДС связана с напряжением U питания двигателя за­ висимостью

 

(5.3)

где и -

напряжение, подводимое к щеткам якоря;

/ я -

сила тока в якоре;

/?я и /?р -

сопротивления цепи якоря и регулировочного реостата.

Вращающий момент двигателя и ток якоря связаны между со­ бой соотношением:

(5.4)

где См - постоянная, зависящая от конструктивных параметров двигателя;

Мд - вращающий момент двигателя. Из выражений (5.2...5.4) можно найти:

(5.5)

Выражение (5.5) называется уравнением механической харак­ теристики двигателя, которое является общим для всех типов дви­ гателей постоянного тока (с независимым возбуждением, шунтового, сериесного, компаундного). Для каждого типа двигателя маг­ нитный поток возбуждения Фв определяется своей зависимостью.

Из выражения (5.5) следует, что регулирование скорости дви­ гателя постоянного тока можно осуществить одним из следующих способов:

1)изменением сопротивления реостата /?р, включенного после­ довательно в цепь якоря (реостатное регулирование);

2)изменением магнитного потока возбуждения Фв (регулиро­ вание ослаблением потока возбуждения);

3)изменением величины напряжения U, подводимого к якорю двигателя (регулирование по схеме «генератор-двигатель»).

При реостатном регулировании скорость двигателя изменяет­ ся за счет сопротивления реостата Rp, включенного в цепь якоря (рис. 5.15). При полностью включенном реостате скорость двигате­ ля имеет минимальное значение:

пmin

. «.(*■+О

с.ф . с.с.ф ;

При уменьшении сопротивления реостата скорость двигателя повышается, достигая при Rp = О максимального значения:

М Л

Сефв с ес мф ;'

Из графиков на рис. 5.15 следует, что при уменьшении сопро­ тивления реостата жесткость механической характеристики двига­ теля повышается.

Рис. 5.15. Схема реостатного регулирования и характеристики жесткости двигателя

В современных приводах наведения реостатное регулирование практически неприемлемо из-за серьезных недостатков:

-малая жесткость механических характеристик;

-неустойчивость малых скоростей наведения и малая крат­ ность регулирования (не более 4);

-большие тепловые потери, низкий КПД, недостаточные быстродействие и надежность системы.

При изменении потока возбуждения Фв можно изменять ско­ рость двигателя как в сторону ее увеличения, ослабляя магнитный поток, так и в сторону ее понижения, увеличивая поток возбужде­ ния. Для получения малых скоростей наведения необходимо иметь

большой магнитный поток, для чего требуется большой ток воз­ буждения /в. Увеличение /в сверх номинального приводит лишь к перегреву обмоток, а существенного увеличения магнитного пото­ ка вследствие насыщения магнитной цепи не дает. Практически ре­ гулировать скорость двигателя можно лишь ослаблением магнит­ ного потока.

Так как при ослаблении магнитного потока увеличивается ток /я, потребляемый двигателем, ухудшаются условия коммутации и возрастает искрение под щетками, то этот способ регулирования скорости распространения в системах наведения не получил.

В системе регулирования по схеме «генератор - двигатель» осуществляется регулирование скорости двигателя за счет измене­ ния величины напряжения генератора (рис. 5.16), которым питается исполнительный двигатель ИД. Приводной двигатель ПД приводит во вращение якорь генератора с постоянной скоростью. Величина и полярность напряжения генератора изменяются от величины и на-

Рис. 5.16. Система регулирования по схеме «генератор - двигатель» и характеристики жесткости

правления тока /Вг в обмотке возбуждения ОВг генератора. Послед­ няя, например, включена в диагональ моста, образованного сопро­ тивлениями реостата управления Ry и делителя напряжений ДН. Схема управления позволяет обеспечить регулирование скорости и реверс исполнительного двигателя ИД.

Преимуществами регулирования скорости по схеме «генератор - двигатель» по сравнению с реостатным регулированием, являются:

-большая надежность привода, т.к. в цепи управления проте­ кают малые токи, и тепловые потери в реостате управления Ry очень малы;

-более высокая кратность регулирования (до 20);

-большая жесткость механических характеристик. Это объясня­

ется тем, что реостат в цепи якоря двигателя отсутствует ( /?р = 0), и уравнение механической характеристики имеет вид:

M R

______Д Я

Се Ф в

г С Ф 2

В этом выражении напряжение иг является напряжением гене­ ратора, а Дя = Rr + /?д сравнительно невелико. Здесь /?г и /?д —со­

противления включенных последовательно якорных обмоток гене­ ратора и двигателя.

Каждой величине питающего напряжения иг соответствует своя идеальная скорость холостого хода ;zxv = иу/СеФв (при Мд = 0).

Несмотря на свои заметные преимущества, схема «генератор - двигатель» в рассмотренном виде в современных приводах наведе­ ния не применяется, все же остаются существенные недостатки:

-недостаточная кратность регулирования (требуется свыше 200);

-недостаточная жесткость механических характеристик;

-зависимость скорости вращения двигателя от скорости вра­ щения якоря генератора; это может быть связано, в частности, с колебаниями напряжения бортовой сети.

Наиболее радикальным средством устранения отмеченных не­ достатков является введение в схему регулирования жесткой отри­ цательной обратной связи по скорости исполнительного двигателя

ииспользование в качестве генератора электомашинного усилите­ ля (ЭМУ). Кроме того, для повышения кратности регулирования, жесткости механической характеристики и быстродействия приво­ да эффективным является увеличение общего коэффициента уси­ ления схемы за счет введения предварительного усилителя с боль­

шим коэффициентом усиления.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]