Системы управления электромеханическими объектами. Система управления «магнитный усилитель – двигатель», страница 5

1) При заданной частоте вращения построить временные диаграммы работы идеализированного инвертора (см. рис. 3.2, б).

2) Снять экспериментально временные диаграммы работы ключей и напряжений U_AB, U_BC, U_CA и сравнить с идеализированными.

4. Исследование асинхронного двухфазного двигателя с полым ротором

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 двигателя уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 эл.град. (рис. 4.1, а). Одна из них –  обмотка возбуждения ОВ ‑ включается в сеть, а на другую – обмотку управления ОУ – подается сигнал управления U_y. Сдвиг фаз между напряжениями U_y и U_B, необходимый для получения вращающегося магнитного поля, создается включением в цепь возбуждения конденсатора С.

Частота вращения двигателей регулируется изменением напряжения U_y при постоянстве фазы (амплитудное управление) или изменением фазы напряжения U_y (фазовое управление). Часто применяется амплитудно-фазовое управление с одновременным изменением и амплитуды, и фазы управляющего напряжения U_y. Направление вращения ротора исполнительного двигателя зависит от того, какое из напряжений U_B или U_y является опережающим по фазе.

Рис. 4.1. Схема включения АДП (а) и его механическая (б) и регулировочная (в) характеристики

На рис. 4.1, б, в приведены основные характеристики исполнительных асинхронных двигателей:

- механическая характеристика (рис. 4.1, б)  –  зависимость частоты вращения w от момента сопротивления М;

- регулировочная характеристика (рис. 4.1, в) – зависимость частоты вращения от напряжения управления.

Эти характеристики могут быть представлены также в относительных единицах n = f(m) и n = f(a), где n = w/w₀, m = M/M_n, a = U_y/U_B.

Линеаризуя характеристики двигателя, получим уравнения его движения

,                                                                     (4.1)

,                                                                     (4.2)

,                                                                         (4.3)

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

;               

Подставив выражения (4.2), (4.3) в (4.1), получим уравнение электромеханического переходного процесса в изображениях

Обозначив K_дв = K_U/K_w; T_м = J/K_w, определим передаточную функцию двигателя по входу управления

 (4.4)

Описание лабораторной установки

На рис. 4.2 приведена функциональная схема системы управления частотой вращения асинхронного двухфазного двигателя типа АДП-362. В качестве датчика обратной связи по скорости используется тахогенератор постоянного тока типа ТД 102. Основные параметры этих электрических машин приведены ниже.

Система осуществляет амплитудно-фазовое управление двигателем. Регулирующим силовым элементом является тиристорный ключ, состоящий из тиристора Т и выпрямительного моста. Фазовое управление тиристором выполняется формирователем импульсов ФИ. ФИ управляется от компаратора, на который подается пилообразное напряжение u_n с генератора пилообразного напряжения (ГПН) и напряжение сигнала u_сигн, пропорциональное входному напряжению u_вх или разности u_вх – u_ос в зависимости от режима работы системы: без обратной связи (разомкнутая система) или с обратной связью (замкнутая система). Коэффициент пропорциональности равен коэффициенту усиления K_y.

Рис. 4.2. Структура системы управления скоростью вращения АДП

Временная диаграмма работы системы приведена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Временные диаграммы работы системы управления АДП