ivanov-ciganov2 (558065), страница 14
Текст из файла (страница 14)
е. суммарному моменту, равному нулю, снижается, стремясь к з = О. Изменение фазы тока обмотки уцравле- Рис. 4.14 ния на 180' приведет к смене направления вращения магнитного поля на противоположное. В соответствии с этим и ротор изменит свое направление вращения. Характеристика управления исполнительного асинхронного двигателя, т. е. зависимость частоты ротора от амплитуды управляющего напряжения (рис.
4.14), имеет значительный линейный участок. Двигатели с полым ротором выпускают на мощности от десятых долей ватта до нескольких сотен ватт. Частоты их вращения достигают 30 000 об/мин. Из-за относительно больших омических сопротивлений ротора и обмоток статора инерционность такого двигателя мала и определяется в основном моментом инерции его ротора. Если амплитуда напряжения, подводимого к обмотке управления, не выходит за пределы линейного и 3 участка характеристики, то двигатель является хорошим интегратором. Показания счетчика оборотов, подсоединенного к осн двигателя, будут пропорциональны интегралу по времени от амплитуды напряжения управления.
Однако более точное интегрирование, меньшую Рис 41З постоянную времени имеет интегратор с тахогенератором. По своему устройству асинхронный тахогенератор аналогичен исполнительному асинхронному двигателю с полым ротором. Его обмотка возбуждения (рис. 4.15) подключается к сети переменного напряжения, имеющего частоту в, а со второй обмотки статора снимается напряжение той же частоты, но отличающееся по фазе на 90' и по амплитуде, пропорциональное частоте вращения ротора. Создаваемый обмоткой возбуждения пульсирующий магнитный поток при остановленном роторе не наводит никакой э.
д. с. в выходной обмотке статора. Дзе вращающиеся в разные стороны составляю- Шпие этого потока наводят в выходной обмотке равные и противоположно йаправленные э. д. с. :" При вращении ротора, являющегося короткозамкнутой обмоткой, Возбуждаемые в нем токи ослабляют одну из вращающихся составляющих магнитного поля и в выходной обмотке возникает некоторая э. д. с. Амплитуда ее пропорциональна скорости вращения ротора, а частота определяется частотой' вращения магнитного поля, т. е. равна частоте тока питающей сети: и,(м() =(1„„( См,) сов м(, (4.30) где (1 , — максимальная амплитуда, получаемая при работе тахогенератора на линейном участке своей характеристики; сз, — частота вращения ротора в этом максимальном режиме; вр — текущее значение частоты вращения ротора.
Тахогенератор удается выполнить с более линейной и более сс усср стабильной зависимостью амплитуды, снимаемой с него з. д. с., от частотвс вращения. Используется' он РД для измерения частоты вращения машин и в аналоговых вычислительных устройствах, как дифференцирующий элемент. Он создает ргсэлектрический сигнал, пропорцио- уьгг нальный скорости вращения, т. е.
производной от угла поворота не- -У Которой механической системы. Рассмотрим в качестве примера Использования двигателя и тахоге'нератора в аналоговых вычислительных машинах схему интегратора. Схема (рис. 4.16) содержит усилитель, исполнительный асинхронный двигатель с полым ротором и асинхронный тахогенератор. Обмотки возбуждения исполнительного двигателя и тахогенератора (ОВИД :и ОВТГ) подключены к сети с напряжением и(с) =(С „з1 (4.31) На входные клеммы интегратора подается напряжение сигнала и, (() = О, (1) соз ый (4.32) Задачей, которую решает схема, является получение на счетчике 'числа, являющегося определенным интегралом от амплитуды напряэхения 0„, ((), т.
е. функции с, у(с,— й)=йг)и„,(() бь. (4.33) с, ;:,!;-, Решается эта задача следующим образом. Напряжение сигнала, ~лепленное усилителем, подается на обмотку управления двигателя сСЯИД). Ротор двигателя (РД) начинает вращаться н приводит в дей- ствие счетчик (С), жестко соединенный с валом двигателя. Тахогенератор, ротор которою (1сТГ) также соединен с валом двигателя, образует цепь обратной связи.
Напряжение, снимаемое с его выходной обмотки и, (~), подается на вход усилителя навстречу напряжению сигнала и,(~). Обратная связь повышает точность и быстродействие такого интегратора. Определим основные характеристики этой схемы. Напряжение, получающееся на входе усилителя, равно разности входного сигнала и напряжения тахогенератора. Оба они имеют одинаковую фазу и одинаковую частоту, равную частоте тока сети а. Поэтому на выходе усилителя получаем напряжения и (1) = (/ „(1) соз сэ1= й„[(/„, (1) — (/с~,сэр (1)/сэр соз ас(.
(4.34) Здесь й — коэффициент усиления усилителя по напряжению. Выходное напряжение усилителя подается на обмотку управления двигателя и в соответствии с его регулировочной характеристикой„ имеющей наклон й„ = сэ„/(/ „ ротор двигателя будет вращаться со скоростью ь (/.
(с) йд ((/,(() и, (г)/ Д. (4.33) Амплитуда напряжения, развиваемого тахогенератором, пропорциональна скорости вращения его ротора. Пусть роторы, двигателя и тахогенератора соединены непосредственно, тогда сэр (г) = сэ, Я. Подставив последнее выражение в (4.35), получим уравнение, из которого легко определить скорость вращения роторов двигателя и тахогенератора: со„(1) = И,й„(/ (1)!(1+ И,й,й„), (4. Зб) где й, = (/,/ы, — наклон характеристики тахогенератора.
Счетчик, показывающий уюл поворота„совершенный роторами на интервале времени от Ц до (м вьщает показание: ~((,— 1,)= ~ сэ,(ЦШ=~ "„" ~ ° ~ У„,(1)й. (4.37) Одно из преимуществ, которое получается при введении обратной связи, заключается в том, что возрастает точность интегрирования. Под действием ряда причин усиление усилителя меняется. Так же меняется и наклон характеристики управления двигателя, так как он зависит от амплитуды напряжения сети и в общем случае от скорости вращения двигателя (нелинейность характеристики управления).
В схеме с обратной связью практически всегда можно выбрать про. наведение сс„й,й, с 1. В этом случае выражение (4.37) упрощается и приобретает вид (4.36) В системе без обратной связи й, = 0 и показания счетчика (4.39) Характеристику тахогенератора можно получить более стабильной, чем характеристики двигателя и усилителя. Поэтому ее наклон А„ практически не зависит от времени н напряжения сети и интегрирование происходит с малой ошибкой, зависящей лишь от того, насколько больше произведение А Аф, в сравнении с единицей. Эта ошибка может быть сделана весьма малой, если выбрать усиление усилителя й достаточно большим.
В схеме без обратной связи изменения Ат и й, полностью регистрируются счетчиком и дают ошибку. Достоинство рассматриваемой схемы интегратора в возможности интегрировать очень медленные изменения амплитуды сигнала У, (() и даже неизменный во времени по амплитуде сигнал. Быстродействие рассмотренного интегратора зависит от инерционности двигателя. Инерционность двигателя заключается в том, что при подаче скачком на его обмотку напряжения управления ротор приобретает соответствующую напряжению скорость не сразу, а с некоторой задержкой, определяемой разгоном или торможением. В сравнении с механической инерционностью суммарное запаздывание в установлении тока управления, тока ротора и магнитного потока оказы:вается весьма малым н им можно пренебречь.
При установившейся скорости ротора двигателя механический момент М, развивающийся в нем, уравновешивается моментом сопротивления М„ зависящим от нагрузки, которая подсоединена к ротору, а также от трения о воздух и в опорах ротора. Этот момент пропорционален скорости вращения ротора: (4.40) Мс=мФс, где й, — коэффициент пропорциональности. При изменяющейся скорости вращения возникаег дополнительный момент сил инерции, пропорциональный угловому ускорению и мо'менту инерции: (4.41) где 1 — момент инерции ротора и вращающихся вместе с ним деталей :-нагрузки двигателя. Поэтому скорость вращения ротора в динамике 'следует определять из дифференциального уравнения: М= — "1+в„й,. (4.42) Механический момент М, развиваемый исполнительным двигате)пем, прямо пропорционален амплитуде тока управления. При сделан- ных оговорках можно считать установление тока управления мгновенно следующим за напряжением на управляющей обмотке, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
