Построение механической и регулировочной характеристик электродвигателя

4. Построение механической и регулировочной характеристик электродвигателя

 

При описании работы двигателя в установившемся режиме используют механическую и регулировочную статические характеристики.

Под механической характеристикой понимают зависимость установившейся средней частоты вращения ротора от среднего значения момента при неизменной отрицательной продолжительности импульсов t_u.

Под регулировочной характеристикой понимают зависимость установившейся средней частоты вращения ротора от относительной продолжительности импульсов t_u при неизменном среднем моменте на валу двигателя.

В зависимости от соотношения электромагнитной постоянной времени обмотки якоря t_я и величины Т_u, от схемы управления, момента нагрузки и тока в цепи якоря возможны два основных режима работы двигателя при импульсном управлении: режим прерывистого тока и режим непрерывного тока.

Режим прерывистого тока возможен при t_я< Т_u и характеризуется тем, что во время паузы t_n ток в якоре равен нулю. В технических условиях на двигатель не было указано индуктивности его обмотки, поэтому можно предположить, что она очень мала, и t_язаведомо удовлетворяет указанному условию. В этом случае характеристики двигателя определяются следующими выражением:

 (*)

где  - средняя частота вращения вала двигателя;

М_ср : t_u - среднее за период Т_u значение вращающего момента.

Все величины - в относительных единицах.

Выражение (*) при t_u=const представляет собой уравнение механической характеристики, а при М_ср= const уравнение регулировочной характеристики. Из анализа этого выражения можно сделать выводы:

1.  Механические характеристики линейны и начинаются из одной общей точки холостого хода (=1, М_ср=0). Жесткость механических характеристик, т.е. отношение приращения момента к приращению частоты вращения ротора, уменьшается по мере уменьшения t_u.

2.  Регулировочные характеристики нелинейны. Регулирование возможно только при М_ср ≠ 0, т.к. при М_ср = 0 установившееся значение средней частоты вращения ротора =1, при любом t_u.

Согласно бланку задания нам требуется построить характеристики двигателя в абсолютных единицах. В числе прочих справочных данных для двигателя имеются следующие:

Номинальная частота вращения n_ном=4400 об/мин

Номинальный момент на валу двигателя M_ном=0,196 Н∙м

Пусковой момент M_пуск=0,49 Н∙м

Теперь запишем уравнение (*) с учетом того что

, а

(**)

теперь подставив в уравнение (**) точки (M_ном; n_ном) и (M_пуск;0)(условие равенства скорости двигателя 0 в момент пуска), и для простоты вычислений приняв =1, получаем:

 об/мин

Теперь мы можем построить механические и регулировочные характеристики для данного двигателя.

Построим механические характеристики для =0,5, =0,25 и =0,1 проще всего это сделать, воспользовавшись уравнением (**) приняв при этом n=0.Найдем координаты первой точки:

	1	0.5	0.25	0,1
n,об/мин	0	0	0	0
M ,Н∙м	0,49	0,245	0,1225	0,049

Что касается второй точки то, как следует из свойств механической характеристики описанных выше, это будет точка (0,).Теперь построим механические характеристики.

Рисунок 11 - Механические характеристики.

Теперь построим регулировочные характеристики, для этого воспользуемся уравнением (**). Составим следующую таблицу:

При  Н∙м

	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
n,об/мин	0	3666	4888	5499	5866	6111	6285	6416	6518	6599

При  Н∙м

	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
n,об/мин	0	1222	2750	3666	4277	4714	5041	5296	5500

При  Н∙м

Теперь построим регулировочные характеристики двигателя:

Рисунок 12 - Регулировочные характеристики.

 

Далее изобразим относительный график заполнения импульса и частоты вращения ротора при высоте импульсов U_ном и моменте на валу двигателя M_ном.

Рисунок 13 - Относительный график заполнения импульса и частоты вращения ротора

Где величины n₁и n₂ определяются по формулам:

Где - среднее в интервале значение вращающего момента двигателя, отн.ед.; -статический момент сопротивления на валу отн.ед.; -момент инерции ротора;

-постоянная машины.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы было рассчитано устройство импульсного управления исполнительным двигателем постоянного тока. В основу расчета лег принцип широтной модуляции сигнала. Применение интегральных схем значительно упростило устройство и повысило его надежность.

При расчете было сделано допущение о малой индуктивности якоря, и весь расчет велся на активное сопротивление обмотки двигателя.

Кроме того, ввиду большого быстродействия транзисторных ключей и сравнительно малой частоты генерирования линейно изменяющегося напряжения переходные процессы в электронных компонентах также не принимались в рассмотрение, и весь расчет велся для устойчивого режима.

В ходе исследования работы двигателя при переменном t_uи различных значениях момента М были построены механические и регулировочные характеристики электродвигателя в абсолютных единицах, по которым можно определить характер работы двигателя.

Список используемой литературы

1.  Копылов. Справочник по электрическим машинам. – М.:Энергоатомиздат, 1989г – 688с.

2.  Основы промышленной электроники. Под ред. проф. В.Г.Герасимова. - М.: Высшая школа, 1986г - 336с.

3.  Интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. Б.В.Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1983г -528с.

4.  Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. – М.: Высшая школа, 1990г -528с.

5.  Подлипенский В.С., Петренко В.Н.Электромагнитные и электромашинные устройства автоматики. – К.: Вища школа, 1987г -592с.

6.  Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Под общ. ред. Н.Н.Горюнова. -М.: Энергия, 1976г -744с.

7.  Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. Под ред. Б.Л.Перельмана. -М.: Радио и связь, 1981г -656с.

8.  Лукашенков А.В. Электронные устройства автоматики и телемеханики. Лабораторная работа №16. Расчет и исследование бестрансформаторных усилителей мощности. Методические указания. -Тула.: ТулПИ, 1988г -32с.