Глава №11: Исполнительные двигатели постоянного тока

Вопрос №1: Какие двигатели называются исполнительными?

ИД автоматических устройств преобразуют электрический сигнал в пропорциональное ему механическое перемещение вала.

Вопрос №2: Перечислите основные требования, предъявляемые к ИД.

Основные требования, предъявляемые к ИД:

- максимальная линейность механических и регулировочных характеристик;

- устойчивая работа во всем диапазоне угловых скоростей, соответствующем двигательному режиму;

- отсутствие самохода – самоторможение ИД при снятии сигнала управления;

- большой пусковой момент;

- высокое быстродействие;

- малая мощность управления;

- широкий диапазон регулирования частоты вращения;

- малое напряжение трогания;

- надежность в работе;

- малые габаритные размеры

Вопрос №3: Опишите конструктивные исполнения ИДПТ.

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество ИДПТ самых различных конструктивных исполнений.

Двигатели с электромагнитным возбуждением в отличие от обычных двигателей выполняются с полностью шихтованными магнитопроводами статора и якоря, что позволяет не только уменьшить потери в стали при изменяющемся напряжении управления, но и улучшить быстродействие при переходных процессах. Для повышения линейности основных характеристик ИДПТ их магнитная система выполняется малонасыщенной.

В последние годы вместо электромагнитного возбуждения в ИДПТ используются постоянные магниты. Их преимущество в том, что они не требуют источника питания для обмотки возбуждения и их магнитный поток мало зависит от температуры. Возбуждение от постоянных магнитов позволяет увеличить ток якоря и потери в обмотке ротора без увеличения превышения температуры ИДПТ. Такие ИДПТ часто называют высокомоментными.

В последнее время были разработаны ИДПТ с гладким безпазовым ротором. В ИДПТ такой конструкции обмотки якоря располагаются непосредственно на гладкой ферромагнитной поверхности ротора. Такое расположение обмотки якоря значительно уменьшает ее индуктивность, что улучшает коммутацию. Недостатки: наличие большого немагнитного промежутка на пути потока возбуждения; большой момент инерции.

В целях устранения таких недостатков были разработаны малоинерционные ИДПТ, не содержащие на роторе стального магнитопровода. В зависимости от конструкции ротора они делятся на ИДПТ с цилиндрическими и дисковыми якорями. Обмотка якорей таких ИДПТ выполняется из обычного тонкого провода с эмалевой изоляцией, который в процессе изготовления якоря укладывается на цилиндрический или дисковый каркас.

Положительными качествами малоинерционных ИДПТ являются: технологичность изготовления обмотки ротора, малый момент инерции, отсутствие магнитных потерь в якоре, безыскровая коммутация, отсутствие сил магнитного тяжения; отсутствие необходимости в межвитковой и пазовой изоляции.

Недостатки: большой немагнитный промежуток на пути потока возбуждения; недостаточная механическая прочность ротора.

Вопрос №4: Назовите способы управления ИДПТ.

Способы управления ИДПТ бывают: якорное, импульсное и полюсное.

Вопрос №5: Сравните механические и регулировочные характеристики ИДПТ при якорном и полюсном управлении.

Механические и регулировочные характеристики ИДПТ при якорном управлении линейны. Это очень ценное свойство ИДПТ, таким свойством не обладает ни один другой ИД.

А при полюсном регулировании эти характеристики не линейны. Кроме того при малых моментах сопротивления регулировочные характеристики имеют неоднозначные значения – одна и та же скорость может быть получена при различных по значению коэффициентах сигнала.

Рис 1. Механические и регулировочные характеристики при якорном управлении

Рис 2. Механические и регулировочные характеристики при полюсном управлении

Вопрос №6: Какие величины принимают за базовые при анализе ИД?

Обычно за базовое напряжение принимают постоянное напряжение возбуждение

За базовый момент принимают момент, развиваемый ИД при пуске (n=0) и при коэффициенте сигнала :

За базовую частоту вращения принимают частоту вращения идеального холостого хода при М=0 и при коэффициенте сигнала :

Вопрос №7: Какие значения механической мощности и частоты вращения ИД принимают за номинальные?

Максимальную механическую мощность при номинальном напряжении управления ( ) и соответствующую ей частоту принимают за номинальные

Вопрос №8: От чего зависит быстродействие ИД? Дайте определение электромеханической постоянной времени.

Постоянная времени – это величина, характеризующая быстродействие ИДПТ в процессе его разгона.

Быстродействие ИДПТ определяется скоростью протекания как механических процессов, так и электромагнитных процессов, которые имеют место при разгоне ИДПТ после включения его обмотки управления под напряжение.