1.Пристрій і дія системи

1. Пристрій і дія елементів системи

Система регулювання швидкості обертання електродвигуна постійного струму складається з генератора (Г), двигуна (Д), системи керування (СК) і тахогенератора (ТГ). Розглянемо роботу кожного з цих елементів.

Система керування

У даній схемі регулювання швидкості обертання двигуна

постійного струму в якості системи управління використовується імпульсний перетворювач.

Генератор

Для керування швидкістю обертання двигуна в системі використовується генератор. Регульованою величиною для генератора є напруга на затискачах його якоря; як координати регулюючого органу приймають залежно від режиму роботи або напруга, що підводиться до обмотки збудження, або ж опір обмотки збудження. В якості навантаження приймають струм якоря, або опір навантаження.

Рівняння ланцюга якоря має вигляд:

,

де - э.д.с. генератора;

–напруга генератора;

–опір якоря;

–сила струму якоря;

При відсутності струму в якорі напруга генератора одно його е.р.с. і визначається характеристикою холостого ходу:

де –струм збудженя.

Рівняння ланцюга збудження має вигляд:

де –опір ланцюга збудження;

– потік обмотки збудженя, що бере участь у створенні э.д.с. .

Електродвигун

Об'єктом регулювання в даній системі є електродвигун постійного струму.

Двигун є електричним виконавчим елементом системи, який призначений для обробки керуючого впливу, що призводить до зміни регульованого параметра об'єкта управління. На виході двигуна виробляється момент залежно від прикладеної напруги.

Електродвигуном постійного струму з незалежним керуванням можна управляти як з боку якоря так і з боку обмотки збудження. Як правило, в цьому випадку застосовуються електродвигуни з незалежним, послідовним або паралельним збудженням. При роботі з двигунами постійного струму, що мають незалежне збудження, управління двигуном проводиться по ланцюгу якоря. Реверсування проводитися зміною напрямку струму, або в ланцюзі якоря, або в обмотці збудження, або при двох обмотках збудження - перемиканням однієї з двох обмоток. При послідовному включенні обмотки збудження схема включення завжди залишається незмінною. Реверсування можна здійснити тими ж способами, що і в попередньому випадку.

Змінюючи струм збудження або струм в якорі, можна змінювати швидкість обертання двигуна будь-якого типу.

Перевагою двигунів постійного струму є наявність у них більш високого моменту при пуску і реверсуванні, ніж в електродвигунів змінного струму. При роботі двигунів постійного струму слід мати на увазі перешкоди, створювані щітками і що впливають на роботу радіотехнічного обладнання. Управляти електродвигунами постійного струму можна як з боку якоря, так і з боку обмотки збудження (рис1.1) та рис (1.2) відповідно.

Рис 2 - Схема з якірним керуванням

При управлінні електродвигуном з боку якоря, обмотка збудження живиться незмінним напругою постійного струму і задає потік збудження. На якір від підсилювача подається керуючий вплив у вигляді напруги постійного струму. Швидкість обертання електродвигуна пропорційна величині, причому її напрямок змінюється на протилежне при зміні полярності.

Перевагою якірного управління є великий діапазон швидкості обертання електродвигуна, недоліком - те, що підсилювач повинен мати досить велику потужність, оскільки за якірного ланцюга надходить значна потужність, необхідна для роботи двигуна.

При управлінні двигуном з боку обмотки збудження (полюсний управління) якір харчується від мережі незмінним напругою постійного струму. У ланцюг якоря включається додатковий опір для підтримки величини струму якоря постійною. Управління двигуном здійснюється напругою від об'єкта управління. [2]

Рис 2 - Схема з полюсним керуванням

Можна здійснити і комбіноване управління, тобто, одночасно подаючи керуючу напругу, як в обмотку збудження, так і з боку якоря.

Тахогенератор

Тахогенератори застосовуються в системах автоматичного управління в якості елементів первинної інформації як вимірювальні перетворювачі для вимірювання кутової швидкості обертання валів робочих механізмів, а також в якості коригувальних елементів, Що виконують функції диференціювання сигналу або введення зворотного зв'язку по швидкості. Вони являють собою електромеханічні елементи, що перетворюють механічне обертальний рух безпосередньо в електричний сигнал. Таким чином, вони є датчиками генераторного типу.

За своїм конструктивним пристрою і принципу дії тахогенератор постійного струму принципово не відрізняється від звичайного генератора постійного струму малої потужності. Стабілізація струму в обмотці збудження досягається за допомогою живлення її від джерела стабілізованої напруги.

Особливість роботи тахогенератора полягає в тому, що якір зазвичай включений на постійний опір.

Струм у ланцюзі якоря:

де – внутрішній опір тагонератора;

– конструктивна постійна генератора;

– швидкість обертання якоря;

– потік збудження.

Вихідна напруга тахогенератора

Величини, що входять в чисельник і знаменник дробів вираження постійні, тому можна записати: ,

де – кутова частота обертання якоря;

– коефіцієнт перетворення тахогенератора.