Введение. Понятия и определения. Обобщённая схема мехатронной системы. Классификация приводов мехатронных систем, страница 13

1.  Управляемая электромеханическая трансмиссия (электрический вал или редуктор).  Задача системы:  передача механической энергии с вала генератора на вал двигателя или наоборот с двойным её преобразованием (с механической в электрическую на валу первой машины и с элекрической в механическую на валу другой машины).  При этом цепи возбуждения создаю лишь условия для преобразования энергии.

2.  Упрвляемый регулятор скорости.  Скорость вала генератора стремятся поддерживать постоянной, а управление скорости вращения вала двигателя осуществляется за счёт изменения напряжения или тока в обмотке возбуждения генератора.  Используем генератор как усилитель мощности.

Лекция от 03.05.00 ()

05.05.2000

Для анализа свойств системы генератор-двигатель в этих двух режимах (продолжение прошлой лекции), динамических режимах функцианирования, примем ряд допущений, построим эквивалентную схему размещения и запишем систему уравнений.

            Допущения.

Параметры машин на рассматриваемом интервале t не изменяются. Реакция якоря машин полностью синхронизирована с обмоткой. Гистерезисом магнита машин пренебрегаем, а кривые намагничивания аппроксимируем. Трения на валу машин будем считать сухими трениями и достаточно малыми, что в ряде случаев позволяет ими пренебреч.

При этих допущениях эквивалентная схема допущения системы генератор-двигатель может быть представлена в виде:

Рис.1

Е_Г , Е_Д  –  ЭДС;

 - активное и индуктивное сопротивление якоря обмоток;

 - активное сопротивление и индуктивность обмоток дополнительных полюсов  генератора и двигателя;

 - активное сопротивление и индуктивность компенсационных обмоток генератора и двигателя;

 - активное сопротивление и индуктивность обмоток возбуждения генератора и двигателя;

 - ток и напряжение в обмотках возбуждения генератора и двигателя.

Генератор:

 

 , где - момент на валу генератора;

 - момент трений;

 - динамический момент (если V на валу не сonst).

 

Двигатель:

= сумме всех сопротивлений цепи генератор-двигатель;

 = сумме всех обмоток цепи генератор-двигатель;

В этой системе все переменные – функция от времени. Решая систему уравнений, относительно интересующей нас выходной переменной можно получить выходное уравнение относительно входной.

Для записи уравнения движения системы генератор-двигатель и получения передаточной функции электро механической трансмиссии динамическую структурную схему системы при фиксированном напряжении на обмотках возбуждения машин. Схему будем строить во временной области.

Рис.2

Динамическая структурная схема.

Пусть .

Пренебрежём трением на валах машин. Запишем уравнение или функцию передачи от W_Г до W_Д :

Получили путём подстановки

В установившемся режиме работы, когда переменные не изменяются производная равна 0, тогда , таким образом можем установить любые передаточные числа работы.

Переходя от переменных во времени к их изображению в Лапласе, легко получить передаточную функцию трансмиссии от скорости вращения генератора до скорости вращения двигателя.

Вводим обозначение:

 - передаточная функция генератор-двигатель от скорости одного до скорости другого.

Рассмотрим возмущающее воздействие:

Поскольку в системе СИ С_м = С_е , то у нас передаточное число от скорости (момента) на валу генератора до скорости (момента) на валу двигателя одинаковые. Скорость просаживается (главное отличие от механической трансмиссии). Это сравнительно мягкий редуктор.

В более общем случае, когда осуществляется регулировка напряжений на зажимах возбуждающих обмоток машин, система уравнений и структурная схема электро-механической трансмиссии становится нелинейной из-за наличия в уравнениях произведения двух неизвестных. В этом случае используют нелинейную структурную схему для анализа свойств системы, которая может быть построена на базе тех же данных.

Нелинейная система уравнений электро-механической трансмисии.

Перейдём от переменных во времени к их изображению по Лапласу.

Цепи возбуждения машин:

Рис3