Системы управления электромеханическими объектами. Система управления «магнитный усилитель – двигатель»

РАЗДЕЛ 1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ. 4

1. Двигатель постоянного тока. 4

2. Система управления «магнитный усилитель – двигатель». 8

3. Система частотного управления асинхронным трехфазным двигателем.. 12

4. Асинхронный двухфазный двигатель с полым ротором.. 15

5. Редукторный шаговый двигатель. 21

6. Временные параметры электромагнитных реле. 26

7. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор. 33

РАЗДЕЛ 2. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ. 40

8. Обработка сигналов СКВТ.. 40

9. Управление двигателем постоянного тока (ДПТ) 44

10. Управление асинхронным двухфазным двигателем.. 56

РАЗДЕЛ 3. КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ САУ. 62

11. Система LABS51. 62

12. САУ асинхронного двухфазного двигателя с полым ротором.. 65

13. САУ асинхронного трехфазного двигателя. 69

14. САУ шагового двигателя. 72

15. САУ вентильного двигателя. 76

16. Система подчинённого управления двигателем постоянного тока. 80

РАЗДЕЛ 1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ.

1. Двигатель постоянного тока

Общие положения

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения применяются в системах автоматики в качестве исполнительных, так как они имеют хорошие характеристики в широком диапазоне регулирования частоты вращения ω.

Схема двигателя независимого возбуждения показана на рис. 1.1, а.

Рис. 1.1. Схемы двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Основными характеристиками двигателя при якорном управлении являются механические w = f(M) (при этом U_я = const) и регулировочные w = f(U_я) (при этом M = const). При полюсном управлении можно рассматривать характеристику w = f(Ф_в) или w = f(I_в). Статический режим двигателя, учитывая рис. 1.1, б, описывается следующими уравнениями:

;                                                                      (1.1)

;                                                                           (1.2)

;                                                                            (1.3)

где

Из этих уравнений можно получить выражение для частоты вращения двигателя

;                                                           (1.4)

Выражение для механической характеристики при якорном управлении получается из (1.4) при Ф_в = const в виде

;                                                                                                           (1.5, а)

или

;                                                                                                           (1.5, б)

Вид этих характеристик при отсутствии в цепи якоря добавочного сопротивления, т.е. R = R_я, при различных напряжениях якоря показан на рис. 1.2, а, а при различных добавочных сопротивлениях – на рис. 1.2, б.

При полюсном управлении получается нелинейная зависимость, пока данная на рис. 1.2, в. Коэффициент К_эм (Вс) может быть рассчитан по номинальным данным двигателя из выражения 1.5, б:

;                                                               (1.6)

Динамические свойства двигателя при якорном управлении определяются электрической инерционностью цепи якоря, определяемой индуктивностью L_я или постоянной времени якоря T_я = L_я/R_я (см. рис. 1.1, в), а также механической инерционностью якоря, зависящей от момента инерции J

Работа двигателя в динамическом режиме описывается следующими уравнениями, записанными в операторной форме:

;                                                          (1.7)

;

;

                                                                       (1.8)

Рис. 1.2. Статические характеристики двигателя постоянного тока

По этим уравнениям может быть составлена структурная схема двигателя как динамической системы, показанная на рис. 1.3, а, и на основании этой схемы получена передаточная функция в виде: