6. Расчет основных характеристик исполнительного двигателя

На основании анализа всех исполнительных двигателей был выбран исполнительный двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Проведем расчет его основных характеристик.

Принимая во внимание заданные условия: напряжение, подводимое от ЭМУ к обмотке управления двигателя, U=110В; частота вращения якоря =4000 об/мин; выберем данные для расчета исполнительного двигателя типа 2ПБ90МУХЛ4.

Напряжение на зажимах якоря, U=110В; Момент инерции якоря двигателя, J=0,011кг·м²; Момент, развиваемый двигателем, М= 1,1Н·м; Номинальная мощность, Р_ном=0,55кВт; Ток якоря, I_я=7,9А; Скорость вращения, =4000 об/мин; Индуктивность цепи якоря, L_я=21мГн; Сопротивление якоря, R_я=8 Ом;

В данном случае целью расчета основных характеристик является нахождение передаточной функции исполнительного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Рассмотрим динамические свойства двигателя с независимым возбуждением как исполнительного элемента. Двигатель описывается дифференциальными уравнениями

Рисунок 3.1 - Классификация исполнительных двигателей

1- главный полюс, 2- обмотка якоря, 3- компаунд, 4- сердечник якоря.

Рисунок 3.2 - Устройство гладкого якоря:

а) б)

а) с якорным управлением, б) с полюсным управлением

Рисунок 3.3 - Схемы включения ИДПТ

Рисунок 3.5 - Схема двигателя параллельного возбуждения

Рисунок 3.4 - Двигатель с независимым возбуждением

Рисунок 3.6 - Схема двигателя последо- Рисунок 3.7 - Схема двигателя

вательного возбуждения смешанного возбуждения

а) б) в)

а) ротор из листовой электротехнической стали, б) и в) роторы, стальные пакеты которых изготовлены из алюминия;

Рисунок 3.8 - Конструкция роторов синхронных реактивных двигателей

Рисунок 3.9- Схема включения АИД

Рисунок 3.10 - Схема включения обмоток АИД с полым ротором

Будем считать входной величиной двигателя напряжение U, а выходной– скорость вращения якоря двигателя и найдем зависимость между этими величинами. Из записанной системы уравнений, переходя к операторным изображениям, получаем

Величины Т_м и Т_я имеют размерность времени и называются соответственно электромеханической постоянной времени двигателя и постоянной времени цепи якоря.

При введенных обозначениях последнее уравнение (5) примет вид:

Выражение (8) соответствует апериодическому звену второго порядка или колебательному звену, в зависимости от вида корней знаменателя формулы (8). В большинстве практических случаев Т_я<<Т_м , как и в данном случае Т_м=53,7 и Т_я=0,0026; Поэтому двигатель может считаться апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией

Найдем другое выражение для величины Т_м. Для этого используем скорость холостого хода и пусковой момент М_п двигателя.

При установившейся скорости двигателя получаем

откуда при холостом ходе, когда М=0, т. е. при I_я ~0 , U=E . Так как при

Так как в разрабатываемой системе двигатель связан со стороны входа с питающим его электромашинным усилителем и со стороны выхода – с приводимой в движение антенной. Поэтому для двигателей, работающих в САР, следует во все формулы, в том числе в формулы (6),(7) и (11), подставлять суммарные сопротивление и индуктивность якорной цепи с учетом параметров выходного каскада усилителя. Момент инерции J также следует вычислять как сумму моментов инерции якоря и всех связанных с ним частей, в разрабатываемой схеме следует взять J асинхронного тахогенератора.

При этом получаются другие значения постоянных времени:

Из выражения (14) следует, что сопротивление источника не должно быть значительным, иначе электромеханическая постоянная времени может сильно возрасти. Допускается R_ист того же порядка, что и R_я /15/.

Т_я^{`</sup><<Т<sub>м</sub><sup>`} , поэтому передаточная функция двигателя

Для исполнительного двигателя с независимым возбуждением типа 2ПБ90МУХЛ4 рассчитали передаточную функцию вида (15).