книги из ГПНТБ / Можаев В.Н. Электрооборудование колесных и гусеничных машин учебное пособие
.pdfмашины переменного тока (рис. 171), в пазы между которыми: помещены обмотки: управления У, компенсационная К, дополни тельных полюсов Д и поперечная П (рис. 170). Обмотка управ ления питается от бортовой сети, и ток в ней не превышает со
тых долей ампера. Она создает |
вдоль полюсов ЭМУ магнитный |
|||||||||
поток Фу, возбуждающий в обмотке |
якоря э. д. |
с. (<?у), ее |
на |
|||||||
|
|
|
правление указано в сече- |
|||||||
|
Л |
|
нии проводников. |
|
|
|||||
|
|
|
В связи с тем, |
что сопро |
||||||
|
|
|
тивление |
обмотки |
якоря,, |
|||||
|
|
|
|
коллектора и щеток (они |
||||||
|
|
|
замкнуты |
накоротко) |
очень |
|||||
|
|
|
мало, |
возбужденный |
ток |
|||||
|
|
|
в обмотке якоря достаточно |
|||||||
|
|
|
большой. Он и создает ра |
|||||||
|
|
|
бочий поток Фя, под дейст |
|||||||
|
|
|
вием |
которого |
возбужда |
|||||
|
|
|
ется |
э. |
д. |
с., |
создающая |
|||
|
|
|
ток в исполнительном элек |
|||||||
|
|
|
тродвигателе |
привода. |
|
|||||
|
|
|
|
Поперечный |
магнитный |
|||||
|
|
|
|
поток Фя остается непод |
||||||
|
|
|
|
вижным |
в пространстве и |
|||||
|
|
|
|
направление |
возбуждаемых |
|||||
Рис. 171. |
Расположение обмоток |
в |
ста |
э. д. с. определяется |
на |
|||||
|
торе ЭМУ. |
|
|
правлением |
тока в обмотке |
|||||
ные э. д. |
с. от поперечного |
потока |
управления. |
Индуктирован |
||||||
изображены |
„X й и |
|
вне |
|||||||
проводников. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из сказанного следует, что, изменяя величину тока в обмотке управления, можно изменять число оборотов исполнительного* электродвигателя, а изменяя направление тока в обмотке управ ления, можно изменять направление вращения элекродвигателя. Величину напряжения на главных щетках ЭМУ можно изменять
от нуля до |
нескольких |
десятков |
вольт (110—180 в). Это напря |
жение пропорционально |
квадрату |
скорости якоря ЭМУ и току |
|
в обмотке |
управления. |
|
создает магнитный поток Фр„ |
Рабочий |
ток в обмотке якоря |
||
встречно направленный к потоку Фу, создаваемому током в об мотке управления. Чтобы устранить размагничивающее действие реакции якоря, применяют компенсационную обмотку К, после довательно включенную в цепь питания электродвигателя, т. ё. магнитный поток Фк= Ф р. Эту обмотку располагают в пазах по люсов ЭМУ.
Для получения прямой зависимости напряжения на главных щетках от тока в обмотке управления необходима полная ком пенсация, а это можно достигнуть с помощью регулируемого сопро тивления R K, шунтирующего компенсационную обмотку (рис. 170).
270
В обычных генераторах постоянного тока на возбуждение рас» ходуется 5 — 10% мощности генератора, и, следовательно, при их регулировании приходится воздействовать на цепь возбужде
ния в 10 — 20 раз |
меньшей |
выходной мощности, т. е. коэффи- |
|||
циент усиления К = |
р |
|
|
||
10 — 20. |
|
||||
|
|
|
% |
|
|
В ЭМУ мощностью 500—1500 вт мощность управляемой |
|||||
цепи составляет 0,2—0,5 вт, |
т. е. /6^2 5 0 0 —3000 и может дости |
||||
гать |
в быстроходных |
ЭМУ 5000 — 10000. |
переходные процессы |
||
В |
отличие от |
обычного |
генератора |
||
в ЭМУ протекают |
значительно быстрее, |
т. е. изменение напря |
|||
жения на главных щетках быстрее следует за изменением вели чины тока в управляющей обмотке. Однако условия коммута ции тока щетками в ЭМУ более тяжелые, так как в нем боль ше скорость вращения и индуктивность обмотки якоря. С целью улучшить коммутацию применяют поперечную обмотку П с ма лым сопротивлением; ее включают взамен перемычки, замыкаю щей дополнительные щетки; для этого также применяют обмот
ку Д дополнительных полюсов, включаемую |
последовательно |
с нагрузкой. |
представлена на |
Простейшая схема электропривода с ЭМУ |
рис. 172. Электродвигатель преобразователя ЭП вращает якорь ЭМУ, к главным щеткам которого подключен исполнительный, электродвигатель ИЭ с независимым возбуждением.
Напряжение на управляющую обмотку |
У подается |
от |
дели |
|
теля напряжения Д Н |
и потенциометра |
управления |
ПУ. |
Если |
движок потенциометра |
П У перемещать |
вверх, то в |
обмотке |
|
управления У ток направлен от движка потенциометра П У в об мотку У и через делитель напряжения ДН на „ — “ сети („массу“). При среднем положении движка ток в обмотке управления равен нулю. При перемещении движка вниз ток в обмотке У
27 Г
изменяет направление, а именно: от средней точки делителя на пряжения в обмотку У и через движок потенциометра П У по ступает на „—“ сети.
Величины токов в потенциометре и делителе напряжения
несколько долей ампера, что позволяет |
создать малогабаритные |
и надежные аппараты управления электроприводом. |
|
Однако рассмотренная простейшая |
схема применения ЭМ У |
без применения обратной связи не обеспечивает стабильной работы системы и требуемой быстроты реагирования исполни
Рис. 173. Схема электропривода с ЭМУ с использованием обратной связи по числу оборотов электродвигателя.
тельного электродвигателя. Особенно это относится к малым скоростям наводки оружия на цель.
Чтобы ускорить переходные процессы и повысить стабили зацию работы электропривода в установившемся режиме, при меняют жесткую обратную связь по скорости вращения. Она осуществляется путем использования противоэлектродвижущей силы, возникающей в обмотке якоря исполнительного двигателя.
В связи с тем, что исполнительный электродвигатель имеет независимое возбуждение, индуктируемая э. д. с. в обмотке
якоря |
изменяется |
в прямой |
зависимости |
от числа |
оборотов |
|
якоря. |
рис. 173 |
представлена |
схема |
электропривода |
с ЭМУ |
|
На |
||||||
с использованием |
обратной связи по |
числу |
оборотов |
исполни |
||
тельного электродвигателя. Средняя точка Б делителя напряже ния Д Н соединена со средней точкой А компенсационного сопро
тивления R K, а средняя точка В потенциометра управления |
П У — |
||||||||
с короткозамкнутыми щетками ЭМУ. |
Благодаря такому |
соеди |
|||||||
нению обмотка управления У находится |
под |
разностью |
напря |
||||||
жений: задаваемого |
из |
сети |
с помощью |
потенциометра |
ПУ |
||||
и встречной э. д. |
с., |
возникающей |
в |
электродвигателе |
ИЭ. |
||||
Если движок потенциометра |
управления |
находится в среднем |
|||||||
положении, то ток |
в обмотке У равен |
нулю, |
электродвигатель |
||||||
не вращается и его |
встречная |
э. д. с. равна |
нулю. |
|
|
||||
272
При перемещении движка появляется ток в обмотке У, ЭМУ возбуждается и электродвигатель набирает скорость. Одновре менно с этим появляется встречная э. д. с. и возникает напря жение между точками А а Б, действующее противоположно управляющему напряжению. Благодаря этому ток в обмотке У уменьшается, что препятствует повышению числа оборотов якоря двигателя, т. е. его угловая скорость стабилизируется.
В момент |
перемещения |
движка |
противо — э. |
д. с. |
еще |
не |
||||||
возникла, и ток в обмотке |
У зависит |
только |
от |
подводимого |
||||||||
управляющего |
напряжения, |
в связи |
с |
чем форсируется |
разгон |
|||||||
электродвигателя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При наличии обратной связи быстрее происходит торможение, |
||||||||||||
так как в момент уменьшения управляющего |
напряжения |
про |
||||||||||
исходит |
снижение |
напряжения |
ЭМ У |
и возникающая |
э. |
д. |
с. |
|||||
в якоре |
двигателя |
снижает ток |
управления |
в большей |
мере, |
|||||||
чем понижено управляющее напряжение. Поэтому якорь элект родвигателя переходит в генераторный режим и быстрее теряет скорость. В качестве примера влияния обратной связи на разгон и замедление можно привести следующие данные: без обратной связи разгон занимает 1,08 сек, а торможение 0,84 сек, а при наличии обратной связи время разгона 0,6 сек, а торможения —
0,68 сек.
Применение жесткой обратной связи по скорости может выз вать колебания в работе схемы, так как при разгоне происхо дят колебания напряжения ЭМУ и скорости вращения якоря элект
родвигателя. Для демпфирования |
используют |
гибкую обратную |
|||
связь |
по напряжению ЭМ У (рис. |
173). Для |
этого |
ЭМУ снаб |
|
жают |
дополнительной антиколебательной |
обмоткой |
управления |
||
АО (она обозначена пунктиром), |
которую |
включают |
последова |
||
тельно с кондесатором С между главными щетками. Эта обмот
ка |
принимает |
участие только при |
неустановившихся режимах, |
а |
именно: если |
напряжение ЭМ У |
понижается, то заряженный |
конденсатор разряжается через обмотку АО и магнитный поток, создаваемый ею, усиливает возбуждение ЭМУ и повышает нап ряжение на главных щетках. Если напряжение ЭМУ становится выше напряжения конденсатора, то конденсатор заряжается, зарядный ток в АО создает магнитный поток, встречный потоку управляющей обмотки У и напряжение ЭМУ понижается.
Малая величина тока в управляющей обмотке ЭМУ позво ляет применить поляризованное реле с целью увеличения коэф
фициента усиления, что создает возможность более |
эффектив |
|||
ного использования обратных связей и дальнейшего |
улучшения |
|||
характеристик электропривода. На рис. 174 |
представлена схема |
|||
электропривода |
с ЭМ У и поляризованным |
реле |
ПР. |
|
Потенциометр управления ПУ действует на величину и направ |
||||
ление тока в обмотке 1 поляризованного |
реле. |
В зависимости |
||
от направления |
тока в обмотке / вступает |
в действие пара кон |
||
тактов 2 или |
контактов 3, которые соответственно |
включают |
||
18 Заказ № 111. |
273 |
на „массу" управляющую обмотку У, и У2. Обмотки У] и У2 создают продольный магнитный поток Фу того или иного направ ления, т. е. позволяют осуществлять реверс исполнительного двигателя.
В обмотки У1 и У2 включены диоды, позволяющие замыкатьсятокам самоиндукции, возникающим при работе контактов. Бла-
Рис. 174. Схема электропривода с ЭМУ и поляризованным реле.
годаря диодам замедляется убывание тока в обмотках в момент размыкания контактов и значительно уменьшается искрение между ними. Работа контактов протекает так: при перемещении движка потенциометра управления ПУ вверх от средней точки под действием обмотки 1 контакты 2 замыкаются и управляю щая обмотка У, включается на „массу". Под действием тока управления ЭМ У возбуждается в направлении, указанном стрел кой, и исполнительный электродвигатель ИЭ набирает скорость.
По |
мере ее |
увеличения увеличивается |
и |
противо — э. д. |
с.г |
|
в результате |
чего напряжение на |
обмотке |
1 уменьшается |
до |
||
0,3 |
в и контакты 2 размыкаются. |
У, понижается напряжение |
||||
|
С уменьшением тока в обмотке |
|||||
ЭМУ, число |
оборотов электродвигателя |
ИЭ и уменьшается его |
||||
противо — э. д. с. (Еп). При этом напряжение на обмотке 1 вновь увеличивается, контакты 2 замыкаются и весь процесс повторя ется, т. е. происходят чередующиеся замыкания и размыкания контактов 2 при установившейся средней скорости вращения.
Если движок передвинуть дальше от средней точки, то замк нутое состояние контактов 2 будет длительнее и среднее значе
ние тока в управляющей обмотке увеличится. |
Это в свою оче |
|
редь увеличит напряжение ЭМ У и скорость |
электродвигателя |
|
станет больше. При перемещении движка вниз |
в работу |
всту |
пает вторая пара контактов 3 и обмотка управления У2, |
начало |
|
274
Н и конец К которой имеют включение, противоположное об
мотке |
В |
связи с этим Э М У будет |
возбуждаться |
с обратной |
|
полярностью |
и электродвигатель |
будет |
вращаться |
в обратную |
|
сторону (реверс). |
|
|
|
||
При использовании поляризованного реле разгон и торможе |
|||||
ние электродвигателя происходят |
быстрее, так как |
в управляю |
|||
щих обмотках действуют (в переходных режимах) большие токи. От частоты колебаний якорька реле зависят колебания числа оборотов электродвигателя. Чем частота больше, тем меньше колебания скорости вращения якоря.
Для увеличения числа колебаний применяют обратную связь по промежуточной величине, изменение которой происходит рань ше, чем изменится напряжение ЭМУ. Такой величиной является ток в управляющей обмотке, для чего ЭМУ снабжают дополни тельной обмоткой управления У3 и поляризованное реле второй
обмоткой 4. |
У:. |
является вторичной |
обмоткой |
трансформатора, |
Обмотка |
||||
в котором роль первичной обмотки |
выполняет |
обмотка У1 или |
||
обмотка У2. |
При |
всех изменениях тока в управляющих обмотках |
||
возбуждается э. д. с. взаимоиндукции в обмотке У3, под дейст вием которой конденсатор С заряжается. Разряжается конден сатор на обмотку У3 и обмотку 4 поляризованного реле.
После размыкания контактов 2 ток в обмотке Ух уменьша ется, при этом в обмотке 4 возникает ток, действующий согла сованно с обмоткой 1, что способствует более быстрому замы канию контактов 2.
При замыкании контактов 2 индуктированная э. д. с. в об мотке У3 изменяет направление на обратное и магнитный поток обмотки 4 противодействует потоку обмотки 1 и тем самым способствует их размыканию. Таким образом, достигается такая большая частота колебаний вибрационного усилителя, при кото рой колебаний скорости вращения исполнительного электродви гателя не наблюдается.
Следящий привод танкового оружия
Следящий привод применяют для целеуказания и для дистан ционного наведения на цель.
В электроприводе ЭПБ-4 командирская башенка с прибором наблюдения позволяет переносить огонь, перемещая ствол пуш ки в горизонтальной плоскости.
Следящая система состоит из датчика и исполнительного механизма. Устройство, задающее характер движения, называют
командной осью, а устройство, производящее |
движение, назы |
|||
вают исполнительной осью. |
привода характеризуют |
точностью |
||
Следящее |
устройство |
|||
воспроизведения движения |
исполнительной оси |
в |
соответствии |
|
с движением |
командной оси. |
|
|
|
18* |
275 |
Угол отставания исполнительной оси от командной оси назы вают угол рассогласования, т. е.
где |
3 — мгновенное |
значение угла рассогласования; |
6ВХ и ®вых — мгновенные |
значения углов поворота командной |
|
|
и исполнительной осей. |
|
Установившееся значение угла рассогласования при непод вижной командной оси называется статическим углом рассогла сования, а при равномерной скорости — динамическим углом рассогласования.
При стрельбе, во время движения танка, вследствие колеба ний и тряски корпуса затруднительно наведение пушки на цель.
Для повышения эффективности ведения |
прицельного |
огня |
при |
||||||
|
меняют |
стабилизаторы: |
либо |
||||||
|
только |
|
оптики |
прицела |
при |
||||
|
жесткой |
связи пушки с баш |
|||||||
|
ней танка, |
либо |
прицельного |
||||||
|
устройства и пушки. В первом |
||||||||
|
случае |
|
линия |
прицеливания |
|||||
|
и изображения |
цели |
непод |
||||||
|
вижны и выстрел производится |
||||||||
|
автоматически |
при совпадении |
|||||||
|
оси канала пушки с линией |
||||||||
|
прицела. |
Во |
втором |
случае, |
|||||
|
несмотря на колебания танка, |
||||||||
Z |
ствол |
пушки |
и |
|
прицельное |
||||
устройство |
стабилизированы |
||||||||
|
и стрельба ведется аналогично |
||||||||
|
стрельбе |
|
из |
неподвижного |
|||||
|
оружия. |
стабилизации |
исполь |
||||||
|
Для |
||||||||
|
зуется |
|
свойство |
гироскопа |
|||||
|
с тремя |
степенями |
свободы |
||||||
|
сохранять |
свое |
|
положение |
|||||
|
в пространстве. |
|
|
|
|
||||
|
Ротор 1 гироскопа 3 приво |
||||||||
|
дится во вращение асинхрон |
||||||||
|
ным трехфазным короткозамк |
||||||||
|Ь' |
нутым |
|
|
электродвигателем |
|||||
|
(рис. 175). В тело маховика 1 |
||||||||
Рис. 175. Гиромотор. |
запрессован сердечник 4, со |
||||||||
бранный из трансформаторной |
|||||||||
стали. В пазах сердечника находится короткозамкнутая обмотка 5. Статором 2 является сердечник 6 с трехфазной обмоткой 7. Для питания гиромотора применяют преобразователь постоянного тока с напряжением 24 в в переменный ток с частотой 350—450 гц.
276
При двухполюсном статоре ротор вращается со скоростью
21000—27000 об'мин.
Гиромотор получил наибольшее применение в системах инди каторной стабилизации, где он работает в качестве индикатора углового отклонения, посылая сигнал на силовой механизм, раз вивающий стабилизирующий момент и перемещающий пушку относительно корпуса танка.
Структурная схема состоит из гироскопа, установленного на пушке, и электрического датчика угловых отклонений, от кото рого электрический сигнал передается на усилитель. Усиленный сигнал передается на исполнительный привод, воздействующий на стабилизируемую пушку. Координаты стабилизации задаются прибором наведения.
Вследствие инерции системы электрического привода имеется запаздывание действия исполнительного электродвигателя по отношению к сигналу, посылаемому датчиком, в связи с чем уменьшается точность стабилизации. Чтобы устранить этот недо статок, применяют второй гироскоп с датчиком, являющимся индикатором угловой скорости, который посылает сигнал, опере жающий сигнал углового перемещения на 90°.
Контрольные вопросы
1.Какие требования предъявляют к электроприводу пушки танка?
2.Как достигается плавное изменение скорости движения
башни танка в схемах Г —Д и с ЭМУ?
3. Из каких агрегатов состоит система электропривода пушки танка? Дайте им краткую характеристику.
Г Л А В А XVI
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МОНТАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электропривод вспомогательного оборудования колесных
и гусеничных машин |
1 |
В электроприводе различных устройств колесных и гусеничных машин широкое применение получили электродвигатели. В зависи мости от назначения и режима работы применяют электродвига тели с параллельным, .последовательным и иногда смешанным включением обмоток возбуждения. Если необходимо иметь посто янство числа оборотов при переменной нагрузке, применяют элек тродвигатели с параллельным или смешанным возбуждением. На пример, в электроприводе стеклоочистителей, где нагрузка на щетки стеклоочистителя зависит не только от количества атмо сферных осадков, падающих на ветровое стекло, а также от необ ходимого темпа очистки стекла. Обычно применяют два режима: 27 и 45 качаний (двойных ходов) в минуту.
Механизм привода стеклоочистителя с электродвигателем 1 (рис. 176) состоит из червячного редуктора 4 с большим переда точным числом (70—80) и рычажной системы 3. Механизм пре образует вращательное движение якоря электродвигателя в воз вратно-поступательное движение рычагов, приводящих в движение одну или две щетки 2.
Необходимая мощность электродвигателя зависит от формы вет рового стекла и размера поверхностей стекла, подлежащих очист ке. При гнутых стеклах (панорамных) щетки, протирающие стек ло, прижимаются при помощи системы коромысла и пружин силою до 200 г, а при плоских стеклах — до 100 г, в связи с чем необхо димая мощность электродвигателя в первом случае больше (40— 60 вт), тогда как во втором случае достаточна (10—25 вт).
Изменение числа качений щеток достигают изменением тока возбуждения электродвигателя. Переключателем режима вводят в цепь возбуждения дополнительное сопротивление, и число каче ний становится больше.
278
При выключении 'стеклоочистителя его работа 'прекращается только после того, как щетки выйдут из поля зрения водителя. Это достигается автоматически концевым выключателем, установлен-
Рис. 176. Электрический стеклоочиститель.
ным на механизме .привода. В случае несвоевременного действия концевого выключателя можно изменить его положение и устано вить требуемый момент выключения.
Для обдува ветрового стекла теплым воздухом .и отопления ка бины применяют электропривод вентилятора, прогоняющего воз дух через отопительный радиатор, в который поступает вода из системы охлаждения дви гателя.
Иногда отопитель кузова и обогреватель переднего стекла, при одном отопительном радиаторе, оборудуют двумя электродвигате лями: один — для обдува ветрового стекла, а другой — для обогрева кузова.
Электродвигатели отопителей работают с постоянной нагрузкой и поэтому можно при менить последовательную обмотку возбужде ния. Для изменения интенсивности обогрева иногда применяют двухскоростные электро двигатели (рис. 177): при положении 2 пере ключателя магнитный поток индуктора боль
ше, напряжение на щетках меньше, чем при положении 1, в свя зи с чем число оборотов.якоря и интенсивность обогрева меньше.
Мощность электродвигателей отопителей зависит от их назна чения: например, в отопителях легковых я грузовых автомобилей,
.а также на тракторах достаточно иметь 20—25 вт. Для отопления салонов автобусов применяют 75—120 вт в одном агрегате, а ко
279
