12 Передаточные ф-ции дпт

У системах автоматики найбільш широке поширення одержали електродвигуни з незалежним збудженням. Принципова схема двигуна незалежного збудника представлена на рис.2.15

Рис. 2.15

Для схеми, рис.2.15, з урахуванням нульових початкових умов справедливі два рівняння:

, (2.1)

, (2.2)

де протидії Е.Р.С. двигуна; – момент двигуна; , – конструктивні постійні двигуна; m –число пар полюсів,

N – число активних провідників якоря, рівне подвоєному числу витків обмотки якоря, а – число пар паралельних гілок обмотки якору, Фз –потік збудження, n– частота обертання, об/хв.

Розглянемо випадок, коли момент опору на валу двигуна ( ) не залежить від швидкості обертання. Позначимо , , врахуємо що і тоді рівняння (2.1), (2.2) в операторної формі запису ( )набуде вигляду:

, (2.3)

. (2.4)

З урахуванням того, що знаходимо, .

Підставляємо в (2.3),отримаємо:

, (2.5)

де постійна якірного ланцюга, сек.; J – момент інерції, наведений д валу двигуна; , електромеханічна стала часу, сек. ; - коефіцієнт передачі двигуна по керуючому впливу, об / хв. • В; -коефіцієнт передачі двигуна по впливу, що обурює, .

Аналіз управління (2.5) показує, що , двигун має коливальними властивостями, що небажано. Тому при його конструюванні прагнуть виконати співвідношення. .

Передавальні функції двигуна знаходимо з (2.5) W_к(p) – по керуючому впливу ( );Wз(p) – по збуджуючому впливу ( )

; .

13 Вентильні двигуни з постійними магнітами

Енергетичні, питомі характеристики вентильних електроприводів, їх надійність в значній мірі залежать від пускового режиму електродвигуна. Вентильний електродвигун з постійними магнітами може працювати в двох режимах-безколекторного двигуна постійного струму (БДПС) і в режимі синхронної машини.

У синхронному режимі, коли ротор ВД обертається з постійною швидкістю, момент, що розвивається двигуном:

, (2.6)

де – питома синхронізуючий момент; –кут навантаження; – електрична фаза поля статора; – електрична фаза поля ротора.

якщо , тоді .

Для статичного режиму рівняння моментів:

, (2.7)

де – момент навантаження; – додатковий момент навантаження, створюваний гальмом.

Завдання системи стабілізації–забезпечити сталість кута

.-

У високочастотних система відхилення і моментів мали, тому з врахуванням (2.6) для відхилень маємо:

, (2.8)

де –початкові значення .

Очевидно, що зміна кута можна компенсувати змінами фази поля статора , питомої синхронного моменту Δ або гальмівного моменту .

Відповідно до цього розрізняють чотири способи управління ВД, що працює в синхронному режимі: фазовий, моментний, гальмівний і частотний.

Відповідно до (2.8) для фазового та частотного управління:

,

а для моментного управління:

.

При фазовому управлінні регулюється фаза напруги живлення двигуна, а при моментом–величина напруги живлення.

Живлення ВД в синхронному режимі здійснюється від комутатора, який представляє собою інвертор струму для потужних двигунів та інвертор напруги–для малопотужних.

У безколекторних двигуні постійного струму (БДПС), система колекторних пластин і щіток замінюється системою напівпровідникових ключів, що керуються сигналами від датчиків положення ротора (ДПР). Тут механічний випрямляч у вигляді колектора і щіток замінюється керованим випрямлячем, який у двигунах малої та середньої потужності виконується на транзисторах за трифазною мостовою схемою. Кожен транзистор випрямляча, який називають комутатором, управляється сигналом від свого ДПР. Ці датчики, розташовані по колу статора, являють собою оптопари або ж магнітні голівки. У БДПС ротор являє собою постійний магніт, а обмотки (їх зазвичай три) розташовані на статорі. У колекторному двигуні постійного струму для розширення діапазону регулювання та поліпшення кутовий комутації прагнуть зробити велику кількість секцій обмоток якоря, а в БДПС їх небагато–як правило, три.

У колекторному двигуні кут Θ між М.Р.С. потоку збудження і якорів обмотки постійна і дорівнює 90 º. В обмотці БДПС вектор М.Р.С. потоку обмотки статора робить коливання навколо нормалі до вектора потоку збудження, створюваного постійним магнітом–ротором–в межах деякого кута. Величина цього кута визначається числом секцій обмотки статора двигуна і дорівнює, де інтервал між двома послідовними з'єднаннями секцій обмотки до джерела живлення. При цьому існує кут перекриття . При наявності кута перекриття однієї групи ключів забезпечується безперервне підключення секцій обмотки до джерела живлення.

а) б)

в)

Рис. 2.18

Схема живлення обмоток вентильного двигуна і часові сигнали управління ключами ( ) від ДПР наведені на рис.2.18.б,в, де 1–6 – датчики положення ротору, ОС – обмотки, розташовані на статорі; на рис.2.18.а наведена схема розташування ДПР по колу статора.

Якщо розглядати БДПС як звичайний колекторний двигун, то ніякої специфічної інформації при аналізі процесів отримати не вдасться, тому що при цьому буде не врахована нелінійність БДПС, що виявляється в процесі одного обороту.

Якщо в процесі комутації кут випередження транзисторів , то механічні характеристики БДПС і звичайного колекторного двигуна близькі один до одного. Лінійність цих характеристик , де , – кутова швидкість ідеального холостого ходу, m – кількість пар полюсів, М – взаемоіндуктівность, – індуктивність обмотки однієї фази.

Якщо ввести кут випередження включення транзисторів комутатора , то це призведе до збільшення електромагнітного моменту , де – відносна кутова швидкість обертання .