Системы управления электромеханическими объектами. Система управления «магнитный усилитель – двигатель», страница 8

Квазистатический режим работы ШД – режим отработки единичных шагов – соответствует частоте управляющих импульсов, при которой переходный процесс чаще всего колебательный, на каждом шаге заканчивается к началу следующего шага, т.е. угловая скорость ротора   в начале каждого шага равна нулю (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Режим отработки единичных шагов

Основными показателями режима отработки единичных шагов являются:

-   перерегулирование ∆θn ;

-   максимальное значение мгновенной угловой скорости ротора  в процессе шага.

-   время затухания свободных колебаний роторе на одном шаге t_зат ;

-   частота свободных колебаний ротора, которая зависит от максимального синхронизирующего момента М_max и момента инерции системы J,

Установившийся режим работы ШД соответствует постоянной частоте управляющих импульсов f. При f < f₀ каждый шаг ротора сопровождается свободными колебаниями. При f > f₀ вращение ротора сопровождается вынужденными колебаниями с частотой , амплитуда которых монотонно уменьшается с увеличением f. При частоте f, равной f₀, возникает электромеханический резонанс, который при слабом демпфировании колебаний может привести к выпадению двигателя из синхронизма.

Переходные режимы работы ШД имеют место при пуске, торможении, реверсе и переходе с одной частоты на другую. Пуск ШД производится из неподвижного положения ротора при скачкообразном изменении частоты от нуля до рабочей. Максимальную частоту управляющих импульсов, при которой возможен пуск ротора без выпадения из синхронизма, называют частотой приемистости – f_пр. Частота приемистости зависит от параметров двигателя и, в частности, от постоянной времени обмоток управления T_y = L_y/(R_y+R_д), где R_y, L_y ‑ активное сопротивление и индуктивность обмотки; R_д ‑ добавочное сопротивление в цепи управления.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из электронного блока управления, токовых транзисторных ключей, исследуемого ШД, соединенного с тахогенератором, служащим для измерения скорости вращения двигателя. Электронный блок позволяет задавать режим работы ШД, а также менять частоту следования импульсов как плавно, так и дискретно – заданием шестиразрядного двоичного кода.

С помощью переключателя режимов могут быть заданы следующие четыре режима:

1. Квазистатический режим ‑ отработка шагов с низкой скоростью.

2. Установившийся режим ‑ движение с постоянной частотой, задаваемой генератором и кодом.

3. Переходный режим ‑ пуск с заданной частотой.

4. Режим единичных шагов с ручным запуском.

Кроме того, во всех этих режимах могут отрабатываться крупные и мелкие шаги. Во всех режимах использована парная коммутация обмоток.

Программа работы

1. Исследовать работу ШД в квазистатическом режиме при движении крупными шагами с низкой частотой, при которой достигается старт-стопный режим движения ротора ШД. Зарисовать осциллограмму изменения скорости вращения ротора  (см. рис. 5.4), определить по ней резонансную частоту f₀, время затухания переходного процесса t_зат. Зарисовать осциллограмму фазного тока i_ф определить постоянную времени цепи.

2. Исследовать работу ШД в режиме крупных шагов.

1) В установившемся режиме снять зависимость частоты вращения (напряжения на тахогенераторе U_тг) от двоичного кода при постоянной частоте генератора.

2) В переходном режиме, меняя частоту генератора и код, определить частоту приемистости f_пр.

3. Исследовать работу ШД в режиме мелких шагов.

1) В режиме единичных шагов, пользуясь амперметром пульта, снять диаграмму изменения средних значений токов в фазах за цикл работы ШД, аналогично рис. 5.3, а. Зарисовать временную диаграмму изменения напряжений на фазных обмотках u_фi для заданного преподавателем положения ротора ШД, аналогичную показанной на рис. 5.3, б.

2) Снять зависимость частоты вращения ШД  (напряжения на ТГ) от двоичного кода задания частоты вращения в установившемся режиме.