3.3. Выбор усилителя мощности

В качестве усилителя мощности используем электронный, электромагнитный или электромашинный усилители. При выборе усилителя необходимо соблюдать следующие усло­вия.

1. Номинальная мощность усилителя должна удовлетворять не­равенству

Р_ун > Р_н / , где - КПД двигателя.

2. Номинальное напряжение усилителя должно быть не меньше номинального напряжения исполнительного двигателя.

3. Номинальный ток усилителя должен быть не меньше, чем номинальный ток двигателя.

Учитывая указанные условия, в качестве усилителя выбираем дифференциальный магнитный усилитель с выходом по постоянному току. Схема усилителя приведена на электрической схеме системы управления углом поворота вала обрабатывающего станка. (рис. ). Полное описание принципа работы магнитного усилителя приведена в [4]

Так как для двигателя ПН-45 номинальная мощность Р_н= 1200Вт, то с учетом кпд двигателя =0,7 выбираем усилитель с номинальной мощностью не менее 1200/0,7= 1715Вт. Принимаем Р_ун=1750 Вт.

3.4. Составление передаточных функций элементов следящей системы.

Для нахождения передаточных функций элементов следящей системы необходимо предварительно нарисовать структурную схему следящей системы.

На рис. 3 приведена структурная схема системы управления углом поворота вала обрабатывающего станка. Назначение элементов структурной схемы понятно из сравнения рисунков 3 и 2.

W_тг(р)

W_дел(р)

U₂

W_у(р)

W_д(р)

W_ред(р)

W_о(р)

U₀ (t)  ₂ y(t)

W_дат(р)

U₁

Рис 3. Структурная схема системы управления углом поворота вала обрабатывающего станка

Исполнительный двигатель. Передаточная функция исполнительного двигателя по углу поворо­та имеет вид (если пренебречь индуктивностью цепи якоря) [5]

где К_д - коэффициент усиления двигателя, рад/В.с : К_д = ω_{н /}U_{H ;}

Т_М .электромеханическая постоянная времени: ;

Т_Я электромагнитная постоянная времени:

J_c - суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя.

α =1,2 - постоянный коэффициент;

Rя и Lя – соответственно, сопротивление и индуктивность якорной цепи двигателя.

Пренебрегая электромагнитной постоянной времени, найдем параметры передаточной функции двигателя ПН-45

_,

Усилитель. Усилитель служит для согласова­ния выходного устройства рассогласования с входным сопротивлением обмотки управления двигателя. Электронный усилитель можно считать безынерционным звеном с пере­даточной функцией W_y(P) = К_у . В расчетах принять К_у = 1. (Величина коэффициента усиления усилителя будет найден после коррекции системы

Электромашинный усилитель. Обычно перед ЭМУ устанавливается предварительный магнитный или электронный усилитель.

Передаточная функция ЭМУ

К_эму - коэффициент усиления ЭМУ по напряжению

U_эмy - напряжение на выходе ЭМУ ; U_y - напряжение обмотки управления ЭМУ -

Р_у, R_y - соответственно мощность и сопротивление обмотки управления ЭМУ,

Ту, Т_кз - постоянные времени обмотки управления и короткозамкнутой обмотки якоря ЭМУ.

Магнитный усилитель

Передаточная функция магнитного усилителя

К_му - коэффициент усиления магнитного усилителя по напряжению

Ту, - постоянное времени усилителя

Пренебрежем Ту по сравнению с электромеханическим постоянным времени двигателя. Примем предварительно К_му=1 так как общий коэффициент усиления системы будет определен после ее коррекции.

Измерительное устройство. Передаточная функция измерительного устройства . К_иу найдем исходя из следующего. Будем считать, что питание птенциометрического датчика осуществляется постоянным напряжением 15 В.

Тогда при максимальной скорости вращения двигателя 2100 об/мин, передаточном отношении редуктора 0,015 пердаточная функция датчика будет равна:

Примем предварительно К_иу=1 - коэффициент усиления измерительного устройства, но при моделировании системы первоначально подставим К_иу=4,5 так как общий коэффициент усиления системы будет определен после ее коррекции.

Редуктор. Передаточная функция редуктора

Для рассматриваемого варианта =0,015

Тахогенератор. Передаточная функция тахогенератора

Делитель. Передаточная функция делителя

Коэффициент передачи тахогенератора возьмем как в [3] в задаче 42 на стр. 45 К_ТГ=9,6х10 ^-3 Вхсек/рад

К_ДЕЛ может меняться в широких пределах(0,0051). Примем предварительно К_ДЕЛ = 1, так как общий коэффициент усиления системы будет определен после ее коррекции. При моделировании системы первоначально подставим К_ДЕЛ=0,05