электромашинный усилитель (1088980), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Втораяступень: короткозамкнутая цепь поперечных щеток – выходная цепь продольных щеток.Поэтому общий коэффициент усиления по мощностиk P=k P1k P2,(5.23)где k p1 - коэффициент усиления первой ступени; k p2 -коэффициент усиления второйступени, причемk P1 = E qI q / U yI y,k P2 = U dI d / E qI q.Подставляя значения коэффициентов усиления по мощности ступеней в выражение (5.23),получимK P = U dI d / U yI y = I 2R H / I 2y R y,(5.24)где R y- сопротивление обмотки управления.Коэффициенты усиления по мощности каждой ступени могут быть записаны черезосновные параметры машины и нагрузки. Для этого токи в продольной и поперечнойцепях якоря выражают в соответствии с законом Ома через ЭДС якоря и сопротивления,ЭДС якоря – через угловую скорость якоря и магнитный поток, а последний – через ток ииндуктивность обмоток, создающих этот поток.При полной компенсации ЭМУ (k k = 1) формула результирующего коэффициентаусиления по мощности, полученная в результате указанного преобразования, принимаетвидk P = C ( Λ d Λ q ω 4RH / R q(R d + R H) 2) τ Y τ q ,(5.25)где С- конструктивный коэффициент; Λ d, ω4 – магнитные проводимости соответственнопо продольной и поперечным осям машины; R d, R q–активные сопротивления продольнойи поперечной цепей ЭМУ; ω– угловая скорость якоря; τ Y =LY / RY – постоянная времениобмотки управления; τ qq / Rq – постоянная времени поперечной цепи; Ly, Lq –индуктивности обмоток соответственно управления и поперечной цепи ЭМУ.Отсюда следует, что усилитель имеет тем больший коэффициент усиления помощности, чем меньше воздушный зазор и насыщение магнитной цепи (больше Λ d и Λ q)и чем выше угловая скорость.
Чрезмерно увеличивать угловую скорость нельзя, так какмогут ухудшиться условия коммутации под продольными и поперечными щетками.Коэффициент усиления kp прямо пропорционален постоянным времени обмотокуправления и поперечной цепи, т.е. требования максимального усиления и максимальногобыстродействия взаимно противоречивы. Коэффициент усиления по мощности весьмасущественно зависит от степени компенсации ЭМУ. При перекомпенсации выходноенапряжение Ud больше, чем при компенсации, соответственно больше и коэффициентусиления. При недокомпенсации выходное напряжение и соответственно коэффициентусиления меньше, чем при компенсации.Динамические характеристики.Динамические свойства ЭМУ поперечного поля оценивают по характеру протеканияпереходного процесса нарастания напряжения в продольной цепи при подаче на вход(обмотку управления) напряжения управления.Решение уравнений переходного процесса в ЭМУ с учетом всех взаимосвязейдостаточно громоздко, а их влияние на переходный процесс во многих случаяхотносительно невелико.
Рассмотрим закон нарастания ЭДС выходной цепи в функциивремени для режима холостого хода с учетом только главных связей. Допустим, чтомагнитная система ЭМУ по поперечной и продольной осям не насыщена;взаимоиндуктивность обмоток управления, компенсационной и дополнительных полюсовс обмотками поперечной цепи равна нулю.При принятых допущениях передаточная функция ЭМУ должна иметь вид,аналогичный передаточной функции генератора постоянного тока при активной нагрузке(см. 5.22). Постоянной времени τ ЯH соответствует при этом постоянная временипоперечной цепи τ q; постоянной времени τ B - постоянная времени обмотки управления τY.В отличие от генератора у ЭМУ соосно с обмоткой управления расположенакомпенсационная обмотка, замкнутая на сопротивление RШ.
Постоянная временикомпенсационного контура τ K = LK / (RK + RШ), где LK- индуктивность компенсационнойобмотки. Если принять коэффициент магнитной связи обмоток управления икомпенсационной равным единице, то их совместное влияние на переходный процессбудет характеризоваться суммарной постоянной времени τ Y τ K. С учетомвышесказанного, передаточная функция ЭМУ поперечного поля имеет видW(p)=e d(p) / U Y(p) = k U0 / {(τ p+1) [(τ y +τ K)p+1)]} ,(5.26)где k U0 - коэффициент усиления (передачи) по напряжению в режиме х.х. Как видно,ЭМУ поперечного поля в первом приближении представляет собой два последовательныхапериодических звена с постоянными времени τ y +τ K)и τ q.
В реальных ЭМУ значениялежат в диапазоне 0,02–0,2 с, причем τ q > (τ y +τ K).Решая дифференциальное уравнение, соответствующее передаточной функции (5.26),при нулевых начальных условиях, получим переходную функциюt/τed = kU0UY[1+( (τ Y + τ K) / (τ q - τY - τK))e-t/(τy+τ k) - ( τq / (τ q - τ Y - τ K))e - q]. (5.27)График переходной функции показан на рис. 5.16.Рис.5.16При работе ЭМУ в режиме нагрузки передаточная функция (5.26) и уравнение (5.27)позволяют лишь приближенно судить о характере переходных процессов.
При нагрузке,естественно, необходимо учитывать постоянную времени продольной цепи τ d, котораябудет зависеть как от параметров ЭМУ, так и нагрузки. Существенное влияние нахарактер переходного процесса окажет степень компенсации ЭМУ. ЭМУ совместно снагрузкой будет описываться дифференциальным уравнением не ниже четвертогопорядка, что затруднит делать какие-либо общие выводы о характере переходногопроцесса.
Поэтому целесообразнее влияние нагрузки учитывать конкретно дляопределенного ее вида. Это будет показано на примере работы системы ЭМУ–двигательпостоянного тока..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
