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.
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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.