Бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели летательных аппаратов, страница 10

Скорость вращения бесконтактных двигателей по­стоянного тока зависит от питающего напряжения, со­противления цепи якоря, магнитного потока и нагрузки на валу. Поэтому регулировать скорость вращения можно, изменяя одну из этих величин, как в обычных коллекторных машинах постоянного тока. Однако для бесконтактных машин такое управление скоростью нельзя считать рациональным, так как оно приводит к снижению энергетических показателен двигателей и усложняет схему управления. Для бесконтактных дви­гателей рациональнее совместить функции управляю­щего и коммутирующего органа в общем устройстве. Управление скоростью в этом случае можно осуще­ствлять импульсным методом в цепях питания датчиков положения ротора, где токи, мощности и, следовательно, габариты управляющих элементов невелики. Сущность такого способа регулирования состоит в том, что изменение скорости двигателя достигается изменением времени, в течение которого обмотка якоря питается от сети. Иначе говоря, к двигателю подводятся импульсы неизменного напряжения, и его работа состоит из чере­дующихся периодов разгона и замедления. Если эти пе­риоды малы по сравнению с электромеханической по­стоянной времени привода и скорость двигателя не успе­вает к концу каждого периода достигать установившего­ся значения, то устанавливается некоторая средняя ско­рость, которая при неизменных моментах нагрузки, напряжении питания и параметрах машины однозначно определяется относительной продолжительностью вклю­чения.

Мгновенное значение скорости вращения будет не­прерывно колебаться в определенных пределах около ее среднего значения. Отклонение скорости от среднего значения тем меньше, чем больше отношение электро­механической постоянной времени привода к периоду следования импульсов. Следовательно, с ростом частоты управляющих импульсов размах колебаний скорости уменьшается так же, как и при увеличении электромеха­нической постоянной привода.

Чтобы скорость вращения двигателя однозначно определялась относительной продолжительностью им­пульсов, необходимо в период паузы обеспечить тормо­жение двигателя, используя в качестве тормозного мо­мент сопротивления нагрузки или питая одну или не­сколько секций постоянным током. Последнее легко осу­ществить для двигателей с коммутирующими устрой­ствами на тиристорах, которые при прекращении подачи сигналов остаются открытыми; таким образом, в тече­ние первой половины периода включенная секция создает вращающий момент, а в течение второй—тормозной. Тормозной момент в этом случае много больше величи­ны вращающего, так как двигатель оказывается в эти промежутки времени в режиме противовключения.

В системах автоматического регулирования в боль­шинстве случаев сигнал управления имеет вид напря­жения постоянного тока, поэтому импульсное регулиро­вание скорости требует специального устройства, пре­образующего постоянный или медленно меняющийся сигнал на входе в импульсы с относительной продолжи­тельностью, зависящей от значения этого сигнала.

Применение импульсного способа управления ско­ростью бесконтактных двигателей позволяет получить зону линейности в характеристиках релейных систем, где они применяются, сохраняя все их преимущества (высокое быстродействие, большие коэффициенты уси­ления и меньшие мощности двигателя), и улучшить ка­чество переходных процессов.

Для получения широкого диапазона регулирования скорости вращения двигателя необходимо, чтобы меха­нические характеристики двигателя при малых скоро­стях вращения были достаточно жесткими. Естественные характеристики бесконтактных двигателей малой мощности относительно мягкие, и для обеспечения широкого диапазона регулирования применяют обратные связи по скорости, которые обеспечивают изменение относительной ширины импульсов при отклонении скорости от заданной.

Рисунок 22 – Схемы регулирования скорости бесконтак­тных двигателей: а – блок-схема; б – компенсационная схема

Блок-схема регулятора скорости вращения бескон­тактного двигателя показана на рисунке 22а. Скорость вра­щения преобразуется в напряжение постоянного или переменного тока тахометрическим устройством и изме­ряется измерительным элементом. При отклонении ско­рости от заданной непосредственно или через усилитель подается сигнал на регулирующий элемент в цепи пита­ния датчиков положения. В простейшем случае двига­тель имеет дополнительную тахометрическую обмотку или специальный синхронный генератор. Напряжение тахогенератора выпрямляется и после фильтрации срав­нивается на входе полупроводникового реле с управляю­щим сигналом (рисунок 22б). Полупроводниковое реле обеспечивает коммутацию цепи питания датчиков поло­жения ротора. В установившемся режиме такая система работает с автоколебаниями, причем время, в течение которого действует вращающий момент, и время тормо­жения определяются параметрами замкнутой системы «двигатель – тахогенератор – полупровод­никовое реле – двигатель», нагрузкой на валу, напряжением пита­ния и значением управляющего сигнала.

Точность поддержания заданной .скорости при регу­лировании определяется в общем случае стабильностью звеньев цепи регулирования.

Регулятор с высокой стабильностью скорости враще­ния должен иметь высокий коэффициент усиления. Ко­эффициент усиления должен обеспечиваться в основном тахометрическими и измерительными элементами схемы стабилизации, поэтому эти элементы должны быть и наиболее стабильными.

Как известно, для стабилизации скорости вращения применяют статические и астатические регуляторы. Более распространены статические регуляторы компенсацион­ного действия (с воздействием по регулируемой вели­чине) и комбинированного действия, (с воздействием по регулируемой величине и основным возмущающим дей­ствиям) как простые и дешевые. Астатические регуляторы, реагирующие на интеграл по времени от отклоне­ния скорости вращения, требуют для своего применения источников эталонной частоты, что их значительно усложняет и удорожает. Поэтому они применяются только для систем, требующих повышенной точности стабилизации скорости вращения.


Список использованной литературы

1.  А.И. Бертинов, В.Л. Лотоцкий Бесконтактные электрические машины постоянного тока.

2.  Афанасьев, Аракелян Регулируемый электропривод.

3.  Балагуров В. А. Электрические генераторы с постоянными магнитами, М, 1975.

4.  Бертинов А.И. Авиационные электрические генераторы.

5.  Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины, М: Высшая школа, 1990.

6.  Бут Д. А. Электрические генераторы для летательных аппаратов, 1978.

7.  В.А. Балагуров, Ф.Ф. Гаатеев, А.Н. Ларионов Электрические машины с постоянными магнитами.

8.  В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев Авиационные генераторы переменного тока комбинированного возбуждения.

9.  Дубенский А. А. Бесконтактные двигатели постоянного тока, 1967