Методичка. Методические указания по изучению разделов и тем курса Исполнительные механизмы систем управления
 Скачать 1.73 Mb.
|
|
Комплектные электроприводы постоянного тока. При изучении исполнительных двигателей необходимо сравнить их характеристики при якорном и полюсном управлениях, показать преимущество якорного управления. Для характеристики динамических свойств двигателей требуется анализ переходных процессов и передаточных функций. Важно также уяснить влияние реакции якоря на снижение величины результирующего магнитного потока машины и ЭДС якоря. Необходимо обратить внимание на физическую картину протекания процесса коммутации, знать ее основные виды и способы улучшения. Нужно уяснить рабочие свойства генераторов и двигателей, уметь анализировать их характеристики [1-3,6, 20,21]. 2.2 Исполнительные механизмы на базе асинхронного электропривода Конструкция, принцип работы и характеристики трехфазного асинхронного двигателя. Унифицированные исполнительные механизмы с нерегулируемыми трехфазными и однофазными асинхронными двигателями. Регулирование скорости трехфазного асинхронного двигателя изменением частоты напряжения питания. Комплектные электроприводы на основе трехфазных асинхронных двигателей с частотным управлением. Конструкция, принцип действия и характеристики асинхронных микродвигателей. 2.2.6 Регулирование скорости исполнительных асинхронных микродвигателей. 20 Расчет магнитных потоков в участках магнитной системы электромагнита Целью расчета является нахождение величин магнитных потоков во всех участках магнитной системы электромагнита, представленной схемой замещения магнитной цепи. 73  Таблица 6.4 В машинах переменного тока имеет место вращающееся магнитное поле. Необходимо усвоить принципы образования этого поля посредством пульсирующих полей, создаваемых отдельными фазными обмотками. Рабочий процесс асинхронной машины приводится к рабочему процессу трансформатора, что позволяет применять в теории асинхронных машин методы, разработанные в теории трансформаторов: приведение величин параметров ротора к параметрам статора, схему замещения, векторные диаграммы. Необходимо знать основные способы регулирования скорости асинхронных трехфазных двигателей. При изучении однофазных асинхронных двигателей нужно обратить внимание на меры, с помощью которых образуется пусковой момент, а для асинхронных исполнительных двигателей важны требования, предъявляемые к ним: условия отсутствия «самохода», механические и регулировочные характеристики, способы управления и передаточную функцию. При изучении тепловых процессов электродвигателей автоматики обратить внимание на физический смысл постоянных времени нагрева и охлаждения, методы проверки двигателя на нагрев, области применения двигателей различных типов в зависимости от мощности и функций исполнительного механизма. При этом следует уметь осуществлять выбор двигателя для конкретных условий работы в системах управления [1-3, 6,15, 18,20,21]. 2.3 Исполнительные механизмы на базе электропривода с шаговыми двигателями 2.3.1 Конструкция, принцип работы и характеристики синхронного шагового двигателя. 2.3^2 Особенности конструкции и принципа работы линейного шагового двигателя. 2.3.3 Системы разомкнутого дискретного привода с шаговым двигателем. Нужно изучить, как в шаговых двигателях создается вращающий момент в процессе пуска и при синхронной скорости вращения, изучить принцип преобразования импульсных команд в угол поворота при различных конструктивных и схемных решениях шаговых двигателей. Необходимо уяснить основные характеристики шаговых двигателей и научиться их использовать в практических целях [1,2, 6-9, 20J. 72 2.4 Исполнительные механизмы на базе электропривода с асинхронным двигателем Конструкция, принцип действия и характеристики синхронных двигателей (синхронные реактивные, с активным ротором, гистерезисные). Особенности конструкций и принципы управления синхронными двигателями. При изучении теории синхронных машин необходимо обратить внимание на реакцию якоря, уяснить влияние на нее характера нагрузки, усвоить образование электромагнитной мощности и электромагнитного момента, сопровождающееся проявлением различной проводимости магнитной цепи по продольной и поперечной осям. Последнее указание важно при анализе рабочего процесса реактивных синхронных двигателей. Необходимо рассмотреть асинхронный пуск, который применяется как для обычных синхронных двигателей, так и для реактивных микродвигателей. Нужно усвоить, как в гистерезисньгх двигателях создается вращающий момент в процессе пуска и при синхронной скорости вращения, изучить принципы преобразования импульсных команд в угол поворота при различных конструктивных и схемных решениях шаговых (импульсных) двигателей, принцип синхронизации питающих импульсов, подаваемых в обмотки якоря вентильных бесконтактных двигателей [6, 9. 20]. 2.5 Электромашинные измерительно-преобразовательные устройства для исполнительных механизмов с обратной связью Сельсины - конструкция, принцип работы и характеристики. Вращающиеся (поворотные) трансформаторы. Асинхронные тахогенераторы. Тахогенераторы постоянного тока. Одним из основных параметров, определяющих работу синхронной передачи, является угол рассогласования между роторами сельсина-датчика и сельсина-приемника. Нужно знать зависимость ЭДС, токов и моментов сельсинов от угла рассогласования, их статические характеристики, уметь их анализировать. Рекомендуется сравнить работ)' синхронной передачи в индикаторном и трансформаторном режимах. В вращающихся поворотных трансформаторах надо хорошо усвоить зависимости и операции, которые могут быть получены при их применении 22 Значение магнитного сопротивления сердечника рассчитывается по формуле  где l - длина сердечника вдоль направления магнитного потока Ф; ц - относительная магнитная проницаемость материала сердечника; мо - магнитная постоянная,  ; S - площадь сечения сердечника в плоскостиперпендикулярной потоку Ф,  (рис. 6.6,а) и(рис. 6.6,б).Значение ц выбирается из таблицы 6.3 параметров магнитомягких материалов в зависимости от марки примененного материала сердечника. Таблица 6.3  Магнитное сопротивление /-го участка магнитопровода рассчитывается аналогично сопротивлению сердечника  где /, - длина /-го участка магнитопровода вдоль направления магнитного потока Ф; S, - площадь поперечного сечения /-го участка магнитопровода Наибольшую сложность представляет собой расчет магнитных про-водимостей воздушных рабочих зазоров магнитной системы и магнитных проводимостей потоков утечки. Ниже в (таблице 6.4) приведена сводка основных расчетных формул для магнитных проводимостей воздушных промежутков различных форм.  или где и изменяются в интервалах  . Число точек разбиения интервалов принять равным 6. Построить графики зависимости или Здесь - эквивалентно X, используемому в таблице 6.1 для обозначения перемещения якоря.По найденному ранее значению Fнамагничивающей силы источника магнитного поля, заданному значению напряжения питания Uи габаритным размерам обмотки произвести расчет числа витков и диаметра медного провода обмотки. Выполнить тепловой расчет обмотки. Идентификация эквивалентных параметров схемы замещения и реальной магнитной цепи Все участки магнитной цепи условно могут быть разделены на три вида: источники магнитодвижущей силы (обмотка с сердечником); участки магнитопровода; участки воздушных путей магнитного потока. В общем случае источник магнитодвижущей силы представляет собой обмотку с протекающим по ней током Л содержащую Wвитков и размещенную на сердечнике (рис. 6.6,а,б) с целью уменьшения сопротивления потоку Ф.  Основными параметрами источника магнитодвижущей силы является намагничивающая сила Fи магнитное сопротивление Rссердечника:  /70 в системах автоматики и вычислительной техники, обращая внимание на методы симметрирования трансформаторов. Важнейшим показателем асинхронного тахогенератора является его выходная характеристика. В связи с этим необходимо уяснить причины, вызывающие амплитудную и фазовую погрешности тахогенератора, и способы их устранения. Для анализа тахогенератора как элемента системы автоматики нужно уметь выводить его передаточную функцию [1, 6, 20]. 2.6 Пьезоэлектрические исполнительные механизмы 2.6.1 Общие сведения о пьезоэлектрических механизмах. 2.6.2 Конструкция и принцип работы пьезодвигателя враща тельного движения. 2.6.3 Линейные двигатели. При изучении раздела особое внимание обратить на вопросы практического применения пьезоэлектрических двигателей в системах управления. Отметить основные принципиальные ограничения, связанные с применением пьезодвигателей в инженерной практике [4, 5, 16]. 2.7 Электромагнитные исполнительные механизмы Общие сведения об электромагнитных исполнительных механизмах. Классификация. Нейтральные и поляризованные электромагниты. Конструкция, принцип действия и основные характеристики. При изучении электромагнитов постоянного тока следует обратить внимание; на конструкции различных типоразмеров, связь конструктивных особенностей и характеристик исполнительных механизмов, возможности управления. Магнитная система является наиболее характерной частью различных электромагнитных исполнительных механизмов. Прежде всего следует уяснить процессы, происходящие в магнитных системах, обратить внимание на распределение магнитных потоков в магнитопроводе ифакторы, определяющие это распределение. Необходимо усвоить основные расчетные формулы, научиться рассчитывать проводимости воздушных зазоров различной конфигурации и проводимости ферромагнитных участков магнитопроводов, а также обмотки для магнитных систем различных типов и для различных режимов работы на постоянном и переменном токе (длительный, кратковременный, пре- 23 рывистый). Нужно уметь строить схемы замещения магнитных цепей с сосредоточенными параметрами. При изучении исполнительных электромагнитных механизмов следует обратить внимание на различие конструкций, усвоить их принципы действия, основные характеристики и области применения [6]. 2.8 Интеллектуальные исполнительные механизмы Общие сведения. Интеллектуальные мехатронные исполнительные механизмы. Примеры интеллектуальных мехатронных исполнительных механизмов. При изучении интеллектуальных исполнительных механизмов особое внимание обратить на используемую терминологию. Необходимо знать классическую структуру модулей, из которых может быть выполнен интеллектуальный электромашинный исполнительный механизм. Следующим этапом изучения раздела является понимание мехатронных подходов к созданию интеллектуальных исполнительных механизмов. Данный подход нацелен на интеграцию механических, электромеханических, электронных, электротехнических, компьютерных и интерфейсных элементов в единые мехатронные модули, минимизацию промежуточных преобразований энергии и информации, а также электрических и механических интерфейсов как отдельных блоков. Следует уяснить суть общей тенденции развития исполнительных механизмов, заключающуюся в том, что рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств делают перспективной широкую замену аналоговых систем управления исполнительными механизмами (электроприводами) на систему прямого цифрового управления. При этом под прямым цифровым управлением электроприводом понимается не только непосредственное управление от микроконтроллера каждым ключом силового преобразователя, но обеспечение возможности прямого ввода в микроконтроллер сигналов обратной связи от соответствующих датчиков (дискретных, аналоговых или импульсных) [11, 16. 17]. 24 потоков во всех участках цепи. Задавшись значением магнитной проводимости рабочего зазора при  или при рассчитать величину падения магнитного напряжения F3на магнитной проводимости Gрабочего зазора и величину магнитного потока Ф3 в рабочем зазоре  4. Из выражений для тягового усилия Рнили момента Мндля их за- данных значений рассчитать необходимые значения магнитного потока Фн в зазоре или падения магнитного напряжения Fнна проводимости рабочего зазора. Эти значения должны соответствовать  или 5. Приравнивая найденные численные значения Фн или Fн ыраженииям для Ф3 или F3. определить необходимые значения намагни чивающей силы Fисточника магнитного поля. 6. Считая значение Fннеизменным и воспользовавшись аналитиче скими выражениями из таблицы 6.1, рассчитать тяговую характеристику |