Электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением

В схеме, показанной на рис. 8.3, электродвигатель управляется по цепи якоря. Входными величинами электродвигателя являются напряжение на его щетках и_вх или ток в цепи якоря /_я. В качестве выходных величин могут быть приняты момент на валу двигателя Л/, угловая скорость со и угол поворота вала а.

В установившемся режиме угловая скорость электродвигателя пропорциональна входному напряжению, со = kU_BX.

Рис. 8.3. Схема серводвигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Поскольку двигатель работает в переходных режимах, необходимо учитывать и его динамические свойства.

Инерционность серводвигателей малой мощности характеризуется постоянными времени порядка 10^-1… 10^-5 с, а большой мощности — порядка 0,1… 1 с.

Выбор схемы управления серводвигателя постоянного тока с независимым возбуждением в значительной степени зависит от его мощности. Для электродвигателей малой мощности целесообразно использование плавного управления, улучшающего общие характеристики автоматической системы, а для более мощных электродвигателей — использование релейных схем, с помощью которых проще осуществлять коммутацию больших токов.

Для изменения направления вращения электродвигателя постоянного тока достаточно изменить направление тока только в обмотке якоря или только в обмотке возбуждения. Управление посредством изменения тока возбуждения применяется сравнительно редко, так как при этом сильно возрастает электромагнитная постоянная времени, т. е. инерционность электродвигателя, а ток якоря даже у небольших электродвигателей постоянного тока обычно довольно большой, поэтому наибольшее распространение получили схемы реверсирования с помощью реле. Повышение чувствительности схемы обеспечивается применением электронных реле.

На рис. 8.4 показана схема реверсирования серводвигателя посредством поляризованного реле. В этой схеме напряжение и_йХ, соответствующее по знаку входной величине х_вх, поступает в обмот;

ку реле (Р), контакты которого, переключаясь из одного своего положения в другое, изменяют направление тока в якоре электродвигателя.

При выключении электродвигатель останавливается не сразу вследствие наличия инерции. В случае необходимости быстрой остановки электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением после выключения (путем размыкания цепи якоря) обмотку его якоря замыкают на небольшое шунтирующее сопротивление /?_ш, показанное на рис. 8.5 пунктиром.

Для плавного увеличения или уменьшения скорости применяется мостовая схема включения электродвигателей (рис. 8.6) как постоянного, так и переменного тока (в последнем случае напряжение с мостовой схемы поступает на обмотку статора).

Обмотка якоря двигателя постоянного тока в этом случае питается напряжением, снимаемым с диагонали моста, образованного потенциометрами /?, и Я₂. Это напряжение пропорционально перемещению движков этих потенциометров, а его полярность зависит от направления их перемещения.