Системы управления электромеханическими объектами. Система управления «магнитный усилитель – двигатель», страница 18

Общие положения

В зависимости от конструкции различают несколько видов двухфазных асинхронных исполнительных двигателей, наиболее распространенным из которых является двигатель с полым немагнитным ротором типа АДП.

На статоре уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 эл.град. (рис. 10.1, а). Одна из них - обмотка возбуждения ОВ ‑ включается в сеть, а на другую ‑ обмотку управления ОУ ‑ подается сигнал управления U_у.

Сдвиг фаз между напряжением U_у и U_в, необходимый для получения вращающегося поля, создается включением в цепь возбуждения конденсатора C.

Регулирование частоты вращения двигателей осуществляется путем изменения напряжения U_у при постоянстве фазы (амплитудное управление) или изменением фазы напряжения (фазовое управление). Часто применяется амплитудно-фазовое управление с одновременным изменением и амплитуды и фазы управляющего напряжения U_у.

Направление вращения ротора исполнительного двигателя зависит от того, какое из напряжения U_у и U_в является опережающим по фазе.

На рис. 10.1, б и в приведены основные характеристики исполнительных асинхронных двигателей:

механическая характеристика (см. рис. 10.1, б) ‑ зависимость частоты вращения w от момента сопротивления M;

регулировочная характеристика (см. рис. 10.1, в) ‑ зависимость частоты вращения от напряжения управления.

Эти характеристики могут быть представлены также и в относительных единицах n = f(m) и n = f(a), где

,  ,  

Рис. 10.1. Схема включения АДП (а) и его механическая (б)

и регулировочная (в) характеристики

Линеаризуя характеристики двигателя, получим уравнения его движения в следующем виде:

,                                                                                                            (10.1)

,                                                                                                            (10.2)

,                                                                                                            (10.3)

где J ‑ момент инерции двигателя, а K_w и K_U – коэффициенты линеаризации статических характеристик. Эти коэффициенты можно получить из снятых экспериментально механической и регулировочных характеристик или, пользуясь паспортными данными двигателя, получим

;  

Подставив выражения (10.2) и (10.3) в (10.1), получим уравнение электромеханического процесса в изображениях

Обозначив K_дв = K_U / Kw; T_м = J / Kw. определим передаточную функцию двигателя по входу управления:

                                                                                                            (10.4)

Рис. 10.2. Функциональная схема МПС амплитудно-фазового управления АДД

Описание лабораторной установки

На рис. 10.2 приведена функциональная схема системы управления частотой вращения асинхронного двухфазного двигателя типа АДП-362.

В качестве датчика обратной связи по скорости используются тахогенератор постоянного тока. Основные параметры этих электрических машин приведены ниже.

Система осуществляет амплитудно-фазовое управление двигателем, регулирующим силовым элементом является тиристорный ключ. Фазовое управление тиристором осуществляется от формирователя импульсов зажигания ФИ. ФИ управляется от таймера микроконтроллера.

Временная диаграмма работы системы приведена на рис. 10.3.

Установка позволяет снять экспериментально механическую характеристику АДП при различных кодах управлений (рис. 10.4) в координатах U_ТГ = f(I_я), где U_ТГ ‑ напряжение тахогенератора, I_я ‑ ток якоря тормозящего двигателя постоянного тока, в качестве которого используется дополнительный ДПТ типа СЛЗб9.

Переход к основным  величинам может быть произведен через коэффициент K_эм тахогенератора и ДПТ

;

Из   выражений (10.2) и (10.3) можно получить формулу линеаризованной статической характеристики двигателя в виде: