Электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением

Электродвигатели данного типа имеют две обмотки возбуждения, соединенные параллельно между собой и последовательно с обмоткой якоря, а намотанные встречно. В зависимости от желаемого направления вращения двигателя к источнику питания подключается ОВ1 или ОВ2 (рис 8.7). При переключении же этих обмоток магнитный поток возбуждения изменяет направление, а ток якоря остается прежним, т.е. знак крутящего момента изменяется на противоположный, в то время как его значение остается неизменным.

Особенность серводвигателей этого типа состоит в том, что ток в их цепи возбуждения равен току якоря и имеет максимальное значение в начале разгона.Максимальному току соответствует максимальный пусковой момент, что способствует быстрому разгону двигателя, являющемуся его несомненным достоинством.

Переключение обмоток возбуждения или якоря в этих двигателях осуществляется, как правило, контактными или бесконтактными реле, которые в этом случае выполняют функции усилителя. На рис. 8.7 изображена схема включения электродвигателя с использованием поляризованного реле (ПР). В обмотку этого реле поступает управляющий сигнал, полярность которого определяет направление требуемого перемещения. При этом неважно какое значение имеет управляющий сигнал, если оно больше значения сигнала срабатывания реле.

Известно, что реле имеют нелинейную характеристику управления, т. е. схема на рис. 8.7 позволяет осуществлять только нелинейное изменение скорости (см. рис. 8.1), что и является недостатком данной схемы. Плавную (линейную) характеристику такого серводвигателя можно получить, применив схему управления с искусственной линеаризацией, т.е. преобразовав нелинейную характеристику в линейную, например посредством вибрационной линеаризации.

В этом случае на реле помимо тока управления будет действовать периодический сигнал и_лин достаточно большой частоты (но не большей, чем частота, возможная для срабатывания реле).

Вибрационную линеаризацию легко осуществить с помощью двухобмоточного поляризованного реле (рис. 8.8). Данная схема будет работать следующим образом.

Срабатывая под действием тока периодического сигнала, замыкаются поочередно контакты К1 и К2 поляризованного реле и поочередно включаются обмотки ОВ1 и ОВ2 (см. рис. 8.7). Но поскольку на реле действует и ток входного сигнала, то разность времени замкнутых состояний контактов К1 и К2 приблизительно пропорциональна входному сигналу (см. рис. 8.8), т.е. осуществляется широтно-импульсная модуляция выходных токов i₁ и i₂ током i_вх. При этом двигатель как инерционный элемент усредняет сигналы i₁ и i₂. Если не принимать во внимание малые колебания якоря двигателя с частотой линеаризации, то можно сказать, что скорость его вращения ω_ср будет меняться плавно, пропорционально входному сигналу, как показано на рис. 8.8, в.

Серводвигатели переменного тока

В качестве серводвигателя переменного тока используют двухфазный асинхронный двигатель небольшой мощности с полым ротором. Схема конструкции такого электродвигателя показана на рис. 8.9, а.

Рассматриваемый двигатель имеет две обмотки на статоре, оси которых смещены относительно друг друга на 90° (рис. 8.9, б). Одна такая обмотка питается от независимого источника переменного тока и называется обмоткой возбуждения, а напряжение на ней является напряжением возбуждения U_возб. На другую обмотку, называемую обмоткой управления, подается входной сигнал U_упр.

переменного тока той же частоты, что и U_возб. Ротор, выполненный в виде тонкостенного цилиндра, вращается в зазоре между статором и неподвижным сердечником магнитопровода.

С помощью фазосдвигающей схемы осуществляется сдвиг фаз между магнитными потоками обмоток возбуждения и управления на ±90° (рис. 8.9, в). При этом магнитные потоки обмоток создают вращающееся магнитное поле, которое наводит токи в роторе. В результате взаимодействия наведенных токов и вращающегося поля создается крутящий момент двигателя. Направление этого момента зависит от фазы управляющего сигнала, т. е. при изменении фазы на 180° двигатель реверсируется. Изменение амплитуды управляющего сигнала вызывает пропорциональное изменение скорости вращения двигателя.

Переходные процессы в рассматриваемом двигателе имеют такой же характер, как и в двигателях постоянного тока.