Понятие объекта регулирования в СС. Характеристика моментов, действующих на объект регулирования, страница 5

Для осуществления правильного выбора двигателя, а также рационального построения систем управления приводом и их унификацией рекомендуется выделять три группы степеней момента инерции . Для первой группы =const, что характерно для приводов подъема "руки" и ее выдвижения. Для второй группы доминирующее влияние на величину  оказывает положение в пространстве последнего звена кинематической цепи, что имеет место в случае поворота колонны некоторых ПР. В этом случае =f(x), причем эта зависимость может быть легко установлена. И, наконец, третья группа обеспечивает степени подвижности, для которых характерна зависимость  как от J_кин, так и от J_н.

Электрические двигатели. В настоящее время в серийных и опытных образцах ПР применяют различные двигатели постоянного тока: с пазовым якорем и электромагнитным возбуждением; малоинерционные с гладким или дисковым печатным якорем; высокооборотные высокомоментные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Основным достоинством двигателей первого типа является большое значение тепловой постоянной времени, механическая прочность и высокая надежность. Однако быстродействие их невелико вследствие большого момента инерции якоря двигателя. Низкооборотные двигатели, устанавливаемые без редуктора, обеспечивают большое быстродействие и развивают большой максимальный момент, однако при равной номинальной мощности имеют большую массу и габариты, чем высокооборотные. К достоинствам последних можно отнести малую чувствительность к изменению нагрузки.

Двигатели второго типа имеют значительно меньший момент инерции, выполняются высокооборотными. ЭП с такими двигателями имеют более широкую полосу пропускания, не требуют сложной коррекции. Малоинерционные двигатели с печатным дисковым якорем изготовляются многополюсными, с возбуждением от постоянных магнитов, а двигатели с гладким якорем - двухполюсными, с электромагнитным возбуждением. Мощность, потребляемая обмоткой возбуждения и ее нагрев велики; это требует установки вентилятора, что увеличивает габариты.

Отечественной промышленностью осваивается выпуск малоинерционных двигателей серий ДПЦЯ, ДСПЯ, МИГ и МИГ-Т, ПГТ, ПГП и др. В диапазоне мощностей до 400 Вт лучшие показатели имеют двигатели с гладким якорем, причем отмечается, что применение малоинерционных двигателей с безопасной структурой якоря дает выигрыш в массогабаритных показателях в 3 раза.

Основным отличием двигателей третьего типа от обычных двигателей постоянного тока является замена электромагнитного возбуждения на возбуждение от постоянных магнитов. Им свойственны высокое значение термической постоянной времени, способность выдерживать значительные перегрузки, малая собственная колебательность, достаточная механическая прочность якоря и высокое быстродействие, обусловленное способностью развивать большой момент. Отсутствие у высокомоментных двигателей обмоток возбуждения снизило общий нагрев, что дало возможность увеличить ток якоря и момент при одинаковом габарите с обычным двигателем. Размеры такого двигателя уменьшились в 1,2÷1,3 раза, повысилась плавность вращения, появилась возможность его установки без силового редуктора. Существенным недостатком высокомоментных двигателей является зависимость максимального момента от скорости вращения (он уменьшается с ростом скорости примерно в 10 раз).

Перспектива использования в электроприводе роботов и манипуляторов машин переменного тока (асинхронных и синхронных двигателей) объясняется достоинствами, которые имеют эти машины по сравнению с коллекторными машинами постоянного тока. Известно, что асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, по сравнению с коллекторным двигателем постоянного тока при одинаковой мощности и частоте вращения в 1,5÷2 раза легче и в 3 раза дешевле. Момент инерции ротора и отношение его к номинальному моменту, определяющие динамические свойства ЭД, у асинхронного двигателя в 2÷3 раза меньше. Отсутствие коллектора, простота и надежность в работе дополняют преимущества данного двигателя. Однако, вследствие недостаточной надежности и сложности управляемого преобразователя эти машины уступают по широте использования ЭП постоянного тока.