Управление частотой вращения ротора двигателя путем регулирования напряжения питания якорной цени

Подобное управление в основном реализуется в замкнутых САУ с микромашинами в силу определенных трудностей в технической реализации управляемых источников ЭДС постоянного тока большой мощности. Следует отметить, что развитие современной силовой электроники в последние годы позволяет создавать такие источники, однако в САУ большой мощности происходит переориентация на использование исполнительных двигателей переменного тока. Такие двигатели дешевле и более надежны. О них пойдет речь в и. 3.2.3.1 и 3.2.3.2, где речь идет об асинхронных двигателях.

В силу того что рассматриваемое управление реализуется чаще всего для замкнутых САУ, определим передаточную функцию и структурную схему двигателя постоянного тока как элемента системы управления. Для этого используем систему уравнений динамики двигателя постоянного тока (3.8). Исключая из этой системы уравнений промежуточные переменяя ные /_я, и считая постоянной величиной момент потерь M_s (если, например, знак скорости вращения со не меняется), получаем дифференциальное уравнение второго порядка, связывающее скорость вращения ротора со и входные переменные: напряжение, прикладываемое к якорной цепи U_i{, и момент нагрузки М_н:

Это уравнение в изображениях по Лапласу имеет вид.

гр rp rp J^rЯ где 1_Э = — — электромагнитная постоянная времени; 7_М = /_дв = — элск;

г_я с

тромеханическая постоянная времени, или просто «постоянная времени.

1 г_я

двигателя"; K,_w = - — коэффициент передачи двигателя; К_м = — — коэффициент передачи двигателя по моменту.

На практике Т₃ Т_лк, поэтому обычно электромагнитной постоянной времени пренебрегают. В этом случае изображение скорости принимает вид.

Отметим, что числитель в выражении (3.11) полностью совпадает со статической характеристикой (3.10). Соотношению (3.11) соответствует структурная схема, показанная на рис. 3.21, которая содержит инерционное и интегрирующее звенья. Выход инерционного звена описывается соотношением (3.11). Если необходимо получить информацию об угле поворота вала ротора ср(р), в структуру вводится дополнительное интегрирующее звено.

На рис. 3.22 показаны переходные процессы изменения скорости вращения и угла поворота ротора при нулевых начальных условиях. Напряжение U

Рис. 3.21. Структурная схема двигателя постоянного тока при якорном управлении.

Рис. 3.22. Переходные процессы изменения скорости вращения и угла поворота ротора на якорную цепь подастся скачком в нулевой момент времени, а в промежуточный момент времени t_{ скачком изменяется на определенную величину момент нагрузки.