Буцев А.А. Электродвигатели приборных устройств (2015) (1257064), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Вследствиеискрения на скользящем контакте эти двигатели не пригодны дляэксплуатации во взрывоопасных средах.По функциональному назначению коллекторные двигателипостоянного тока подразделяются на силовые и управляемые. В своюочередь, силовые электродвигатели выполняются со стабилизацией ибез стабилизации частоты вращения.Двигатели с центробежно-вибрационными регуляторами частотывращения имеют стабильность скорости в пределах ±(2-5) %. Точностьстабилизации частоты вращения двигателей с электроннымирегуляторами зависит от принятой системы стабилизации.Статическая система стабилизации обеспечивает стабильностьчастоты вращения до ±0,5%, астатическая система — с точностью,определяемой стабильностью частоты эталонного источника.25Важным функциональным свойством двигателей являетсябыстродействие, которое определяется в основном конструктивнымисполнением и видом возбуждения.
Двигатели с зубцовым якоремимеют постоянную времени 30-100 мс, с полым якорем 15- 20 мс, сгладким и печатным якорями 5-10 мс.Коллекторные двигатели постоянного тока различаются также подобротности пуска. Наилучшую добротность пуска (отношениепускового момента к пусковому току) имеют двигателипоследовательного возбуждения (в приборах практически неприменяются), а для двигателей с возбуждением от постоянныхмагнитов и с параллельным возбуждением добротность в 1,5-3 разаниже.Коэффициент полезного действия двигателей постоянного токаразличной мощности лежит в пределах от 10% до 85% и зависит отфункционального назначения двигателя, режима работы, степенииспользования, способа возбуждения, конструктивного исполнения.Наибольший КПД имеют двигатели с полым якорем и возбуждением отпостоянных магнитов, наименьший — двигатели с электромагнитнымвозбуждением.Коллекторные двигатели постоянного тока в зависимости отспособа их возбуждения имеют различную жесткость механическойхарактеристики.
Двигатели с последовательным возбуждениемобеспечивают наименьшую стабильность частоты вращения,поскольку они имеют мягкую механическую характеристику. Двигателис параллельным возбуждением и с возбуждением от постоянныхмагнитов вследствие повышенной жесткости механическойхарактеристики имеют более стабильную частоту вращения, а с26применением специальных устройств - регуляторов скорости(центробежно-вибрационных или электронных) достигаетсястабильность частоты вращения от 5 до 0,5% и выше.Для регулирования частоты вращения двигателей спараллельным возбуждением и с возбуждением от постоянныхмагнитов применяется в основном якорное управление, т.
е.изменение напряжения питания якорной цепи, при этом механическаяхарактеристика, не изменяя жесткости, смещается параллельносвоему положению при U = Uном.Шаговые электродвигателиРежимы работы шаговых двигателейХарактер движения ротора шагового двигателя определяетсячастотойихарактеромизмененияуправляющихимпульсов.Взависимости от этого различают следующие режимы работы шаговыхдвигателей:статический;квазистатический;установившейся;переходный. Статический режим – это режим, при котором пообмоткам статора протекает постоянный ток, создающий неподвижноев пространстве магнитное поле, а ротор не вращается.
Под действиемнагрузки ротор лишь отклоняется от положения М = 0 на некоторыйугол φ. Основной характеристикой этого режима является зависимостьстатического синхронизирующего момента от угла рассогласования M= f(φ). Квазистатический режим – это режим отработки единичныхшагов, при котором переходные процессы от предыдущего тактакоммутацииполностьюзатухли,следующего шага равна нулю.искоростьроторавначале27Установившийсярежим–эторежим,соответствующийпостоянной частоте следования управляющих импульсов. При частотеуправляющих импульсов, меньшей частоты собственных колебанийдвигателяf0,(напоминаетдвижениедвижениеротораноситсейсмическойколебательныймассынахарактерпружине),чтоувеличивает динамическую ошибку при отработке заданного угла иможет наблюдаться явление пропуска шага.
Для устойчивой работышагового двигателя необходимо, чтобыMн/Mmax < 0,3 - 0,5, a Jн/Jp <1 - 2,где: Jн – момент инерции нагрузки, приведенный к валуэлектродвигателя, Jp – момент инерции ротора электродвигателя.Переходный режим – это основной эксплуатационный режимработы шагового двигателя. Он включает в себя пуск, реверс,торможение, переход с одной управляющей частоты на другую.Физические процессы в переходных режимах определяются какпараметрами двигателя и его нагрузки, так и начальными условиями,при которых начинается переходный процесс. Основное требование кшаговому двигателю в переходных режимах заключается в отсутствиипотери шага, т.е.
сохранение синхронизма при любом допустимомхарактереизмененияуправляющихдвигателяосуществляетсяизимпульсов.неподвижногоПускшаговогоположенияротора,которое он занимает при установившихся значениях токов в обмотках,путем скачкообразного увеличения частоты управляющих импульсовот нуля до рабочей. При этом ротор вначале отстает от поля, затем,ускоряясь, достигает частоты вращения поля, опережает его ивследствиеотрицательногосинхронизирующегомоментасновазамедляет свое движение. Вследствие демпфирования колебания28скорости вращения быстро затухают, наступает установившийсярежим.Максимальная частота управляющих импульсов, при которойвозможен пуск без потери шага, называется частотой приемистости fпр.Частотаприемистостисинхронизирующегорастетмомента,сувеличениемуменьшениеммаксимальногошага,снижениемпостоянной времени обмоток, момента нагрузки и момента инерциинагрузки.
Для современных шаговых двигателей fпр = 100-1000 Гц.Предельная частота, при которой ротор останавливается безпотеришага,объясняетсякакправило,внутреннимвышечастотыдемпфированием–приемистости,чтоэлектромагнитнымтормозным моментом, моментом сопротивления нагрузки и трением вопорах. Реверс шагового двигателя производится путем измененияпоследовательности коммутации токов в обмотках, приводящего кизменению направления вращения магнитного поля на обратное.Предельнаячастотауправляющихимпульсов,прикоторойреализуется реверс без потери шага, всегда меньше частотыприемистости и составляет (0,2-0,5) fпр, а по времени процесспереключения достигает десятых долей секунды на холостом ходу.В среднем шаговый двигатель без нагрузки может набиратьскорость 120 об/мин за секунду.При аварийной остановке под напряжением шаговыйэлектродвигатель не выходит из строя в отличие от другихэлектродвигателей. Для охлаждения достаточно толстостенногокорпуса электродвигателя из сплава алюминия, присоединенного ккорпусу электропривода.29Синхронные серводвигателиСинхронные серводвигатели представляют собой трехфазныеэлектродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов идатчиками положения ротора.
Высочайшая динамика в сочетании спрецизионной точностью, заключенные в сверхкомпактном корпусе, –вот отличительные особенности синхронного серводвигателя (частопросто серводвигателя). Также основным достоинством являетсяочень низкий момент инерции ротора, что позволяет реализоватьочень высокое быстродействие, время разгона на номинальнуючастоту вращения за десятки миллисекунд и реверс с полной скоростипри номинальном моменте нагрузки в пределах одного оборота валадвигателя.Синхронные серводвигатели хорошо сочетаются с импульснымисистемами программного управления и идеальны для применения там,где необходимо:1) позиционирование рабочих органов с высокой точностью;2) поддержание крутящего момента с высокой точностью;3) поддержание скорости вращения или перемещения рабочегооргана с высокой точностью.Основными областями применения синхронного серводвигателяявляются привод высокой точности и надежности, позиционныесистемы высокого быстродействия.Серводвигатели всегда работают в замкнутом контуре.
Угловоеразрешение зависит от типа встроенного энкодера и может достигать1 млн. импульсов на оборот. Типовая точность поддержания скорости:±0,01% на номинальной скорости при изменении нагрузки на 100%.Диапазон регулирования скорости серводвигателей обычно бывает не30меньше 1:5000. Во всем диапазоне скоростей серводвигатель можетработать с номинальным крутящим моментом.Сервосистемы находят свое применение там, где обычныйрегулируемый или нерегулируемый привод не может обеспечитьтребуемую точность, динамичность или не подходит по размерамдвигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
