Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Второй (отрицатедьный) имеет форму, показанную кривой 2 Результирующий момент 3 является разяостью 1 н 2. На рис. 4.13 показано влияние яо ва момент при постовнной времени обмотки 4,/г = 1 мс. Этн кривые показывают, что чем меньпю значение яш тем вылив момент. В [4] показано, что дяя большинства гибрш~- ных ШД йо лезагт в предедах от 0,2 до 0,6. В сиду тормозящего эффекта, выражаемого вторьвя (отрицатепьнмм) чпепом, момент уменьшается с ростом яо, что соответствует увеличению Гымпфирования.
Изменения постоянной времени при изменении поспедэвательно включенного сопротивления (и напряжения дгя подцержавия эадашюго эва. чення тока и сштпческого момента) дая (типичного) гнбРпдЮго ШЛ с 1ср = 0„25 показаны на рис. 4.14. Вместя с сопротивлением растет н вы:- ходной момент при всех частотах вращения. Однако, с другой стороны, возрастают тюотовые потеря в сопротнвяенни в демпфирующвй эффект снюяается.
4.43. Пусковые зарактернсппси. Кравая завп<жмости пускового момента от шаговой частоты врюцевия представляет собой максимапьиый момент трепня нагрузки, при котором пюговый даигатапь может запускаться без сбоев, когда используЕтея ПОСПЕдпаатЕЛЬНОСта ИМПУЛЬСОВ ьа 40 заданной частоты. При анализе этой возможности следует учятывать как ь влияние момнна инерции„так и трины нагрузки. Фундаментальная з йо чь йгУс=жчс 2 1 $0 3 ч о г г с Р я с.
4. 14. ваююяе 1/ яа выходю» й 10 10 10 10 но мечт Уооояао частота сч - с 1 91 теория этого явления была 1жзработана в [51. Для получения удовлетво- риюльньгх пусковых харвкюристик используются различные схемы управления, рассмотренные в щ. 5. 4,5. РПЗОНАНСЫ И НБСТАБИЛЬНОСТИ Теория пускового момента, рассмотренная в прещидущем параграфе, разработана ддя упрощешюи модели. В неи не учитываются явления резонанса н нестабильности, возникающие при определенных шатовых частотах вращения, Однако зш колебательвые явления вносят возмущения в нормальную работу В1Д.
В некоюрых случаях значеюте (амплитуда) колебаний со временем возрастает н в конечном случае ШД вы. падает иэ сннхровиэма. Во многих случаях реальные кривые выходных ью ментов имеют провалы и всплески, как показано на рис. 4.1 5. Резонанс и нестабилыюсть, коюрые появляются в крнвой пускового момента, могут быть классифицированы по трем группам: низкочастотный резонанс, среднечасютная нестабильность и высокочастотные колебания. Кроме того, еще один вид нестабплыюсти случается при пуске ШД: двигатель не может быть норыально запущен при некоторых нагрузках ддя определенных шатовых часпзт вращения.
Все эти области выделяются провалами и всплескамя на кривой пускового ьюмента. 4.5.1. Низкочастотный резонанс. Когда ШД запускается с очень малой часююй врюцения, а частота импульсов возраспют медленно, набпвщается резонанс первого типа в субгарьюниках собственной часюты 100 Гц. Затем появляется главный резонанс в районе собственной часюты.
Эти колебания лежат ниже 200 Гц и называются низкочастотным резонансом. На рис. 4.1б приведены примеры нерегулярного движения иэ-за резонанса, замеренные шгя трехфазного реактивного ШД с углом шага 7,5'. Собственная часпзта колебаний в данном случае лежит в районе 100 Гц. При Шаговое частота 6раагение Р и с. 4. 15. Пример зааигимосги выходного момента„ 1 — провалы а механическая харакмристпкс; 2 — зове нсчгастаитсльиоспг Рн с. 4. 14. Пример нсрсггларного асладстаиа резонанса даижсниа трахпакстпого рсаптнпного ИД: а — резонанс прн часютс 25 Гц; б — начало стабильного выполнении поворота при даоаиоа часготс врицсииа 26 Гц 92 Време,мс Рэ с.
4. 17. Двв вэрвввпв схвим коммутатора возрастании частоты импульсов вылив собственной чвстэты колебания затухают и дввжение становвтся стабильным, В большинстве практических агтуэций ниэкочастотяью резонансы пе являются критическими ограничениями лля нспопьэовюнгя систем с ШД, так как большинство систем двнгатель-нагрузка могут быть сразу запущены при шатовых частотах вращения выше со бсшенюй. 4.5.2.
Средвеюстотанн вествбшпэюсть. Пря возраствнви шатовых частот до 500 — 1500 Гц ШД обнэружввэют нестабильносп поведения, не являющуюся резонансом описанного тапа. Это вознвкает из-за внутренней нестабвлыюсти, присущей двигателю нлн схеме уэравлення. Та. кой тип колебаний называют средпечастотпым резонансом влн средне. часштной нестабильностью. Их васюта отлична от агбстаенной н составляет от 174 лр 175 шаговой частоты вращения. Одна из важпейшях проблем, которые приходятся решать при подборе ШД дэя системы, кэк избежать нестабильности это~о вида нли ее преодолеть. Характеристики среднечастотюй нестабильности не явлшотся общелгвгиятьуми.
Согласно [71 нестабильность мого вида имеет следующие особешюстн. 1. Колебания могут иметь одну нлн несколько частотных компонент. Они не <зэзаны простым соотюшением с шаговом частотой врашенин я имеют более низкую частоту в пределах от 5 до 200 Гц. 2. При посшанных условиях работы обычно наблюдают медяенно вы:- растающяе колебания, сбой наступает через несколько секуэд вли даже минут, хотя может быть и внезапная потешг сннхронизма. 3. Различные характеристики нестэбилыюстн зависят от схемы и спо. соба управлешш, например полного и полушэгового возбуждения (управленим) .
4. Значение падения момента н увеличение частоты вращения чувствительны к уровню механического демпфирования. Часто при достаточном демпфированви падения момента могут бытышэвными влн измеяенин часпутм вращения растянутыми по времени. 5. Момент инерции является важнейшим параметром; бсльпюя ивер. циоиность обычю увеличивает нестабильность.
В [8, 9[ изучены характеристики средиечасто~юй нестабнлыюсти н методы ее подавления с помощью схем управления. Здесь приведены некоторые результагьь Для изучения испольэовали гибридный ШД с 93 г е б б Го ч б б Го Гг Частста бращениз, Частота бращезие, 100 Гц; маг. с-з 100Гц, 'маг с-1 Рн с. 4. 18. Аэшыпудм ксксоенкй ренаре нрк ксммугетсре кс схеме 1 нэ [81: 1 — нязксчесютаый резонанс; 2 — среднвчвсеояыа несмбнныысть Р н с.
4. 19. Аетыпуды кскебенкй рсторе нрн коммутаторе ао сэеме 2 нз [8[: 1 — ннзкочесэотный резонанс; 2 — среднечзсютааа нестмтггныгосзь , 02ОО ." МОО в 000 800 ср ЕОО $ гоо В э о 7 Ггоо „' ГООО '„- 000 +! боо ЕОО й гоо э о бнфнляраой обмоткой и углом шага 1В', работающий при фазовом токе до 4 А. удерживающий момент при двухфазном возбужденвн и максимальном токе составлял 2,1 Н ° м, а ьюмент янерцвн роюра был равен 1,23 ° 10 4 кг мз. В [8! дэны схемы улрюшенин, используемые для измерений.
Две из них показаны на рис. 4.17. На рис. 4.18 и 4.19 показаны ээвисимосш амплитуды колебаввй ог шаговой часюты вращения врн вращении двигателя без нагрузки. Кривые низкочастотного резонанса представляют избой [шаговые частоты врюцения) колебшля, аютветствующве собствешюй часюте. Собственные часюты, измеренные для схем управления 1 и 2, равны соответственно 143 и 148 Гц. Орн выпадают иэ оенхроннзма в диапазоне от 118 до 120 Гц. Аьпюитуда нвзкочасютяого резонанса с ростом вютоты постошпю понижается и статювится незначнтепыюй около 600 Гц.
Прн данных часппах вращения двигатель поддерживает стабильную ашхронность и в пределах свовх допусков развивает высоквв эюмент. Кыс отедует иэ рис. 4.18 и 4.19, шаговые чэсютыврапювия, прв которых появляется среднечастопюя нестабильэюсть, лля управления схем 1 и 2 различны. В схеме 1 наствбюгьность нашнается при 760 Гп, во свнхронность сохраняется вплоть дз 900 Гц. С другой стороны, в схеме 2 пяк нестабильносэи приходнтся на частоту 260 Гц, но эш колебания существуют в очень узком частотвом шпервале н нц ведут к потере синхрояизма Однако большая аэишитуда нестабальносщ внезаппз появляется при 1275 Гц н В[Д вьшшюет из ппшронпзма.
Частота этих колебаний состааляет от Ц5 до 114 пюэпвой частоты вращения. Формы кривых дая юков и частота вращения показаны на рис. 420. 4.5З. Влияние вззмнеивп параметров сисюмы ла вествбплыямть. 1) Момент эюгруэки. В спуию схемы управления 1 при подключенвв нагрузки шпервал частот дяя среднечастотной несюбилыюсэи часпечвс снижается, а в случае 2 — возрастает. 2) Момып инерцяв иагрузкя. Его присутствие обнаружввает эффект, противоположный ьюменту нагрузки.
Так, при иахшьзовавви схемы 1 94 Р н с. 4. 20. Формы тке к чесэоте временил лрн Гкрхнлеюл ло схеме 1 а частоте 850 Гц. Период колебекла чаеюты ерелюхнл з четмре Реэе боль юе еремеэщ нмнтльсе 1 — ток; 2 — чэеюте крещенка 1,А 10 о со,рн гооо 1000 500 среднечастотная нестабильность возникает раньше пря подключении шгрузки, а ютя схемы 2 позднее. 3) Поатедовательно включенное сопротивление. Более высокое управлшщцее напряжение и послеповататьно вклаяенное сопропгвление улуч. шают работу обеих схем управления на средних частотах. 4) Емкосп. Для схемы 2. чем меньше емкосп С, тем лучше воздействие схемы управления. Но малое значение С увеличивает перенапряжения между коллекюром и змиттером ГСб транзисторов инверюра схемы управления.
5) Демпфирующие устройства. Если область среднечасютной нестабильности юкгжиа быль пройдена беэ потери синхронпзма, то двигатель должен имеп для этого соответетвующее управление вля следует использовать инерционный демпфер. Хотя инерционное демпфирование увеличивает время реакции, оно может бьпывлезно при прохожденяи эоны среднечастотной нестабильности, если высокая скорость реакции системы не требуется. В тех случаях, когда демпфирование непременяэю„необходимо использовать аютаетсшующие схемы управленяя и ускорения.
Для зшх патей рекомендуется ознакомиться с [9] . 4.5.4. Высоко юопппые колебания. Если частота и далее возрастает, то ШД успению проходит зону средпечастотной нестабильности. Следующая область нестабильности возникает при частотах от 2500 до 4000 Гц. 45.5. Тео)вэи песшбвльлости. Существует несколько теорий нестабвль. ности. Одна из них, разработанная в 1979 г., приведена здесь и содерлат описание основ механизма нестабильности и влияние па нее демпфирования. Хотя внимание в основном сосредоточено на гибридных ШД с утлом шага 1,8', тем пе менее ьюжно получить аналогичные результаты для реактивных ШД и двигателей с посюлннымп магнитаьщ в ашу подоб.
носш уравиенян динамики. Отсуэхтние олзкоео демпфирования. На рис. 4.22 приведена зевнпь мость момента от частоты пря коэффициенте демфирования 11 = О. Максимальный момент вдет по кршюй выходного момппа в стабильной зоне вплоть до срыва В, следуя далее вовой (нижней) гранвце стабплытости в точку С. На рнс.4.21 область нестабильности заштРихована. Со- Ге1г„ Р л с. 4. 21. Зщлохмость выходного момекю от щоэоты нрадммк е Лзнгетелнх бее лемл. бмзо селла ~Ь сэе дг $ н 8 дг ь т ~он йь 4 д ь Ю с коаиализоданнао та стати сакс Нодяоапизооаяяая аистята Р к с. 4. 22. Зяаисиыосгь выходного ыоывктз от чзстоты врощокик в дзкгзтояе с доыкфироезаиоы Р я с.
4. 23. Измокекие проколок е ыяхзкктоскоа характеристике яри кзысяскок козффкяксктз дояякфкрооокк* гласно предноженной теории при отсутствии вязкого трения падение момента отсутствует, а двнгатедь не способен работать при частотах выше ого. Анализ показывает, 1по частота срыва запнется простой формулой шь = Я/й, (4.88) которая сооюетствует патовой частоте вращения 28/яь. Типичный гиб. ридный ШД с утлом шага 1,8' имеет набор посюянных временных кон. стант в диапазоне от 1 до 0,5 мс, которые задают ючки срыва на часютах от б40 до 1280 Гц. Крутизна участка ВС завиагт от других параметров н г . Дчя больных моменюв инерции (или больших значений г ) кривая ВС становится почтя вертикальюй.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
