Двигатели постоянного тока с независимым возбуждением при полюсном управлении

Реализация рассмотренного выше варианта якорного управления для двигателей постоянного тока большой мощности с независимым возбуждением затруднена из-за необходимости осуществлять управление путем изменения относительно больших значений тока якоря. Подобных затруднений нет при полюсном управлении, когда управление осуществляется путем изменения потока возбуждения машины Ф. Регулирование потока возбуждения осуществляется относительно невысокими токами возбуждения 1_В. Однако такое управление сопровождается рядом недостатков, которые необходимо учитывать при его реализации в САУ.

Будем считать, что для ненасыщенного магнитоировода машины поток возбуждения пропорционален току возбуждения (см. табл. 3.1).

Тогда система уравнений, описывающая динамику двигателя, в отличие от (3.8), будет иметь вид

Проведем анализ механических характеристик двигателя. Приравняв нулю в формулах (3.12) производные переменных, получаем систему уравнений статики двигателя:

Не нарушая общности, будем считать М_а = 0. Определим зависимость частоты вращения ротора двигателя со от тока возбуждения /_в и момента М_1В = М_н. Совместно решая первые два уравнения (3.13), получаем искомую зависимость.

Получившаяся зависимость (3.14) имеет нелинейный характер. Исследуем ее на наличие особых точек и экстремума. Особая точка, очевидно —.

8(о

/_в = 0. Приравнивая нулю частную производную — = 0, получаем координаты экстремума.

На рис. 3.23 представлены механические характеристики двигателя на основании формулы (3.14) для разных значений момента нагрузки.

Рис. 3.23. Механические характеристики двигателя при полюсном управлении.

Полученные механические характеристики имеют экстремумы, смещающиеся с ростом момента нагрузки в сторону увеличения тока возбуждения. При этом сами экстремумы уменьшаются. Очевидно, что подобное управление непригодно для использования в следящих системах, когда частота вращения ротора двигателя располагается в окрестности нулевой точки. Подобное управление находит применение в системах стабилизации частоты вращения двигателя. Однако здесь особую сложность представляет режим включения системы. Для избежания потери устойчивости во время разгона двигателя отключается ооратная связь системы, а двигатель разгоняют с подключением нагрузки. Обратную связь включают после набора двигателем скорости, близкой к требуемой согласно уставке. Такой сценарий разгона необходим, так как до точки экстремума механическая характеристика имеет другой знак наклона и замкнутая система для этого района скорости и тока возбуждения будет иметь положительную обратную связь.

Как и при якорном управлении, передаточная функция двигателя при полюсном управлении содержит две постоянные времени: электромагнит;

К Л ную Г = — и механическую Т_м =. ₂.₂. При полюсном управлении прене;

^гя

брегать Т_э во многих вариантах изменения входных параметров нельзя, обе постоянные времени становятся сравнимыми.