Исполнительные механизмы автоматики. Методическое пособие по исполнительным механизмам. Витебск 2011 оглавление введение

• Название: Методическое пособие по исполнительным механизмам. Витебск 2011 оглавление введение
• Анкор: Исполнительные механизмы автоматики.docx
• Дата: 16.01.2018
• Размер: 17.4 Mb.
• Имя файла: Исполнительные механизмы автоматики.docx
• Тип: Методическое пособие; #14206
• страница: 4 из 10

Выше рассматривались асинхронные линейные электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую возвратно-поступательного движения без преобразующих устройств. В ряде случаев целесообразно делать линейными и двигатели постоянного тока.

Линейная электрическая машина представляет собой развернутую на плоскости машину вращательного типа, имеющую определённые конструктивные особенности.

На рис.12 показана схема электромагнитной системы линейного бесконтактного двигателя.

Рис.12

Корпус индуктора 1 выполнен из ферромагнитного материала и служит внешним магнитопроводом. В корпусе расположены постоянные магниты 2, создающие поток возбуждения Ф, индуктор является подвижной частью двигателя. Якорь 3 представляет собой диэлектрическую пластину, на поверхности которой методом фотолитографии выполнена печатная схема проводников 4. Якорь является неподвижной частью двигателя. Длина якоря L_я больше длины индуктора на длину хода индуктора. Проводники якоря объединены в катушки, оси которых сдвинуты по длине якоря. Выводы катушек подсоединены к полупроводниковому коммутатору.

Работа линейного бесконтактного двигателя не отличается от работы рассмотренного ранее вращательного бесконтактного. Отличие состоит в том, что силы электромагнитного взаимодействия тока якоря с полем возбуждения индуктора создают тяговое электромагнитное усилие F в плоском якоре, которое приводит к поступательному перемещению индуктора.

2.5. Передаточная функция двигателя постоянного тока независимого возбуждения.
Переходные процессы в двигателе характеризуются системой уравнений:

; ;

; , (2.15)

где U_я – напряжение на зажимах якорях; I_я – ток в цепи якоря;

R_я, L_я – соответственно, сопротивление и индуктивность цепи двигателя; ; ; С = 6  8;

Е - э.д.с. якоря (противо – э.д.с. двигателя);

; – конструктивные коэффициенты.

В результате линеаризации расположением в ряд Тейлора переменных и функций, входящих (2.15), относительно их установившихся значений, обозначенных индексом 0, получим следующие линеаризованные уравнения:

; (2.16)



Для установившегося режима двигателя, когда все отклонения переменных равны нулю, уравнения статики: U_Я0 = R_ЯI_Я0+E₀, Е₀ = С_е · Ф · ₀;

М_ДВ0-М_С0 = 0; М_ДВ = С_М · Ф · I_Я0, (2.17)

Из уравнений (2.17) определяем коэффициенты установившегося режима двигателя:

.

Коэффициенты К_е = С_е·Ф и К_М = С_М·Ф являются постоянными величинами и определяются номинальными данными двигателя:

;

.

Уравнение динамики двигателя в отклонениях переменных в соответствии с (2.16) в операторной форме при нулевых начальных условиях запишем в виде:

U_Я(р) = R_Я·I_Я(р) + L_Я·р·I_Я(р) + Е(р);

Е(р) = K_е·(р); (2.18)

М_ДВ(р) - М_С(р) = Jp·(р);

М_ДВ(р) = К_М·I_Я(р).

Решая совместно эти уравнения, получим:

(2.19)

или

(Т_Я·Т_М·р² + Т_М·р + 1)·(р) = К₁·U_Я(р) – К₂(1+Т_Яр)·М_С(р),

где и – электромагнитная и электромеханическая постоянные времени двигателя;

– коэффициент передачи двигателя;

– коэффициент пропорциональности.

Если на валу двигателя действует неизменная нагрузка и во всех режимах М_с=const, то М_С = 0. При этом уравнение двигателя:

(Т_Я·Т_М·р² + Т_М·р + 1)·(р) = К₁·U_Я(р). (2.20)

Передаточная функция двигателя в этом случае имеет вид:

. (2.21)

Если в качестве выходной координаты двигателя рассматривать угол поворота вала, то, учитывая (р) = р(р), получим передаточную функцию двигателя в виде:

. (2.22)
Для автоматических систем с маломощными исполнительными двигателями Т_м >> Т_я, поэтому в расчётах значением Т_Я можно пренебречь и передаточные функции исполнительных двигателей представить в виде:

(2.23)

(2.24)

2.6. Тахогенераторы постоянного тока.
Тахогенераторы по принципу действия и конструкции представляют собой электрические коллекторные микромашины постоянного тока с независимым или с самовозбуждением.

Электродвижущая сила якоря машины постоянного тока прямо пропорциональна магнитному потоку возбуждения и частоте вращения якоря:

Е_Я = К₁·n·Ф. (2.25)

Следовательно, при постоянном потоке можно записать:

E_Я = S_Т.Г.·n, (2.26)

где S_Т.Г. = К · Ф – крутизна тахогенератора при холостом ходе.

При подключении обмотки якоря к выводам прибора или устройства с конечным значением входного сопротивления входное напряжение будет меньше э.д.с. за счёт падения напряжения в цепи якоря.

U_Я = Е_Я – I_Я · R_Я.Ц., (2.27)

где I_Я - ток якоря; R_Я.Ц. - сопротивление цепи якоря.

Ток якоря: (2.28)

Преобразовав выражение (2.27) с учётом (2.26) и (2.25), получим:

(2.29)

Это уравнение свидетельствует о линейности выходной характеристики тахогенератора постоянного тока. Технические характеристики некоторых типов тахогенераторов постоянного тока приведены в таблице 2.10.

Тахогенераторы работают в переходных режимах, при непрерывном изменении как входного (угол поворота и частота вращения), так и выходного ( Э.д.с. якоря) параметров. Процессы, происходящие в тахогенераторе, описываются дифференциальными уравнениями.

Таблица 2.10

Тип	Э.Д.С.уд, В/(об/с)	Руд, Вт/(об/с)	RЯ, Ом	nmах, об/мин	UН.В, В	IН.В, А	RО.В, Ом
СЛ-121 СЛ-161 СЛ-221 СЛ-261 ТГ-1 ТГ-2 ТГ-3 ТГП-1 ТД-101 ТД-102 ТД-103 ТД-201 ТД-110 ТД-121 ТД-263	1,1 1,2 1,5 1,5 0,42 1,27 1,0 0,42 1,4 3,3 6,6 7,7 3,0 0,72 1,08	0,0075 0,0085 0,013 0,044 – – – – 0,02 0,028 0,041 0,077 – 0,0045 0,002	170 170 117 51 – – – – 330 330 660 780 – – –	3500 3500 3700 3600 1100 2400 4000 7000 1500 1500 1500 1000 3000 4500 3600	110 110 110 110 27 27 27 – 110 110 110 110 – 6 24	0,05 0,05 0,05 0,08 0,3 0,3 0,3 – 0,065 0,065 0,06 0,10 – – –	0,35 0,38 0,7 0,7 3,0 3,0 2,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 – – –