Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Методический самоход может возникнуть когда сигнал управления снимается, а нагрузка на валу двигателя незначительна. Анализ явления показывает, что причина заключается в малом активном сопротивлении ротора. Для устранения этого вида самохода активное сопротивление ротора делают весьма значительным, выполняя стакан из алюминиевых сплавов с относительно низкой проводимостью. К сожалению, это одновременно ухудшает энергетические параметры двигателя: снижается к.п.д., уменьшается выходная мощность на валу, падает пусковой момент. Именно поэтому номинальная мощность исполнительных двигателей в два- три раза ниже номинальной мощности силовых асинхронных двигателей (для которых характерно малое ) тех же габаритов.

8. Статические свойства АИД

О статических свойствах АИД судят по его характеристикам, которые для универсальности, то есть для возможности сравнения свойств двигателей разных мощностей, скоростей вращения и т.п., строят в относительных единицах. При этом за базовые (единичные) величины принимают постоянные для любого двигателя параметры: пусковой момент при круговом вращающемся поле; синхронную скорость вращения ; мощность , потребляемую двигателем при пуске при круговом поле; номинальное напряжение управления , при котором получается круговое вращающееся поле при пуске. Вращающий момент , скорость вращения , мощность на выходе , напряжение управления, или иначе, коэффициент сигнала в относительных единицах находятся как отношение действительных величин к соответствующим базовым величинам:

(16)

Кроме того, для отображения разных способов управления вводят ещё следующие относительные единицы:

-эффективный коэффициент сигнала

(17)

где -коэффициент приведения обмоток статора.

-коэффициент сигнала при фазовом управлении - ,

где - угол сдвига фазы между напряжениями управления и возбуждения .

-номинальный коэффициент сигнала

; (18)

где - напряжение питающей двигатель сети – рисунок 3.

Как и у любого устройства автоматики основными статическими характеристиками АИД являются:

1)Характеристика преобразования вход-выход которая для двигателей называется регулировочной. Она представляет собой зависимость скорости вращения от величины или фазы сигнала управления при постоянном моменте сопротивлении на валу. Семейства этих характеристик для различных способов управления представлены на рисунке 6. Зависимость является регулировочной характеристикой для амплитудного управления; - для фазового управления; - для амплитудно-фазового управления.

Эти характеристики нелинейны, наиболее линейные участки лежат в области малых , то есть в начальной части графиков. Поэтому на практике стараются работать в зоне малых , для чего применяют двигатели, рассчитанные на повышенные частоты переменного тока, так как

. (19)

Рисунок 6 - Регулировачные характеристики асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором

Регулировочные характеристики показывают также, что напряжение трогания двигателя, то есть минимальное , при котором ротор, имея определённую нагрузку на валу, трогается с места, пропорционально моменту нагрузки в действительных величинах, а в относительных величинах равно моменту нагрузки , или , или для соответствующих способов управления.

2)Характеристика нагрузочная, которая у двигателей называется механической, представляет собой зависимость вращающего момента от скорости вращения при постоянном сигнале управления:

(20)

Из механических характеристик видно, что вращающий момент и скорость вращения достигают своих максимальных значений при единичном коэффициенте сигнала. Механические характеристики при всех способах управления носят нелинейный характер. Меньше всего нелинейность

Рисунок 7 - Механические характеристики асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором для разных способов управления

проявляется при фазовом управлении, а больше всего при амплитудно-фазовом. Однако при амплитудно-фазовом управлении двигатель развивает больший момент на средних скоростях вращения, так как в этом случае возрастает с увеличением , а не остаётся постоянным как при других способах управления. При амплитудно-фазовом управлении наблюдается также наименьшая скорость холостого хода, так как при этом типе управления в магнитопроводе машины всегда имеется обратное вращающееся поле, кроме случая пускового режима при и .

3)Характеристика рабочая – зависимость выходной мощности от скорости вращения вала двигателя при постоянном сигнале управления:

. (21)

Рисунок 8 - Зависимость механической мощности на валу от скорости вращения асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором при разных способах управления

Эти характеристики нетрудно получить из механических, так как

. (22)

Обычно максимальное значение принимают за номинальное её значение и соответствующую скорость вращения также считают номинальной. Для разных способов управления эти величины различны, наибольшие они при амплитудно-фазовом управлении.

9. Динамические свойства АИД

В асинхронных исполнительных двигателях имеются значительные индуктивности и подвижные инерционные массы. Поэтому в этих двигателях наблюдаются и электромагнитные и механические переходные процессы. Однако первыми при практических расчётах обычно пренебрегают, так как их длительность в несколько раз меньше длительности вторых. Но даже в этом случае точные аналитические выражения для переходной характеристики и передаточной функции АИД получаются весьма громоздкими ввиду нелинейности механических и регулировочных характеристик. Поэтому при расчётах применяют линеаризацию (полную или на отрезке) этих кривых. На линейных участках динамические свойства АИД описываются следующей моделью:

; (23)

; (24)

. (25)

где

- описывается (1);

- угол поворота ротора;

- угловая скорость вращения ротора:

; (26)

-коэффициент передачи двигателя:

; (27)

- коэффициент управления по напряжению:

. (28)

Для регулировочной характеристики обычно применяют полную линеаризацию – рисунок 9, тогда

; (29)

- коэффициент внутреннего демпфирования, определяющий жёсткость рассматриваемого участка механической характеристики:

; (30)

Если используется линеаризация механической характеристики, то

; (31)

где - угол наклона линии, замещающей рассматриваемый участок характеристики, к оси скоростей – рисунок 9.

Рисунок 9 - Линеаризация механической (а) и регулировочной (б) характеристик асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором

Рекомендуется применять линеаризацию на участке номинальной работы с помощью секущей АС, что даёт параметры передаточной функции, близкие к номинальным, и тогда их можно вычислить по паспортным данным двигателя.

; (32)

; (33)

где -электромеханическая постоянная времени АИД, то есть время, в течение которого ротор ненагруженного двигателя, обладающего моментом инерции , разгоняется от неподвижного состояния до скорости идеального холостого хода , равной синхронной скорости - см. (1). Кроме того, при необходимости электромеханическую постоянную времени для амплитудного и амплитудно-фазового управления можно вычислить по приближённой формуле

; (34)

а для фазового управления

. (35)

Однако нужно учитывать, что формулы (34) и (35) дают несколько завышенные (до 15%) значения .

Увеличение частоты питающей сети и уменьшение числа пар полюсов приводит к росту , так как возрастает синхронная скорость . Для снижения при проектировании АИД рекомендуются следующие меры:

1)снижение момента инерции ротора , как, например, у полого немагнитного ротора;

2)увеличение пускового момента за счёт совершенствования конструкции, уменьшения воздушного зазора.

Итак, асинхронный исполнительный двигатель с полым немагнитным ротором в динамическом отношении является инерционным звеном первого порядка (24), если за выходной сигнал принимается скорость вращения вала, или инерционным интегрирующим звеном (25) если выходным сигналом будет угол поворота вала двигателя.

10. Программа экспериментальных исследований АИД

1) Ознакомиться с конструкцией асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором, представленной в разобранном виде на стенде.

2) Ознакомиться с лабораторным макетом для проведения экспериментальных исследований. Определить назначение измерительной, регулирующей и коммутирующей аппаратуры макета.

3) Снять зависимость пускового момента от напряжения управления и от величины ёмкости в цепи обмотки возбуждения. Для этого:

3.1)Затормозить диск электромагнитного тормоза относительно его электромагнитов.

3.2)Переключателем S3 включить ёмкость С1 и тумблером S1 подать напряжение возбуждения – смотри Приложение Б. Записать значение .

3.3)Включить тумблер S2, и, задавая с помощью ЛАТР Т1 величины напряжения управления ,указанные в таблице 1,отсчитывать соответствующие величины пускового момента и заносить их в таблицу 1.

3.4)Повторить п. 10.3.3. для емкостей С2 и С3. Переключение емкостей производится с помощью S3.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы