ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА

Основное назначение следящих приводов: слежение за вводимым в систему сигналом управления, изменяющимся по заранее неизвестному закону. Следящие приводы составляют большую группу приводов, используемых в промышленности. Наиболее распространенным случаем является отработка движения некоторого входного вала выходным валом привода. При этом повторение движения выходным валом должно осуществляться с требуемой ошибкой. В следящих приводах регулируемой величиной обычно является угол поворота Θ, а само регулирование — регулированием по положению.

Функциональная схема следящего привода, приведенная на рис. 1, имеет замкнутую структуру с жесткой отрицательной обратной связью по углу поворота Θ2 выходного вала.

Рис. 1. Функциональная схема следящего привода

 

Принцип действия следящего привода следующий. Предположим, что между углом Θ1 входного вала и Θ2 выходного вала появилось некоторое рассогласование, т. е. Θ1 не равно Θ2. Датчики Д1 и Д2 формируют напряжения, пропорциональные углам поворота, и выдают на вход преобразователя П напряжение управления Uy = U1-U2, где U1 = k1Θ1, U2 = k2Θ2. Поэтому датчики Д1 и Д2 обычно называют измерителями рассогласования. Преобразователь П преобразует Uy в пропорциональный сигнал управления двигателем, которым может быть напряжение подаваемое на якорь.

Напряжение Uy формируется такого знака, чтобы двигатель Д, получив питание, стал поворачивать свой вал в направлении, при котором разность углов Θ2-Θ1 уменьшалась. Иными словами, следящий привод всегда стремится к непрерывному автоматическому устранению рассогласования между входным и выходным валами.

В качестве измерителя рассогласования в следящем приводе применяют потенциометрический измеритель, сельсин, работающий в трансформаторном режиме, вращающийся трансформатор и др., в качестве устройствапреобразователь - двигатель системы Г—Д, ЭМУ-Д, МУ-Д, УВ-Д и др.

Структурная схема простейшей следящей системы, показанная на рис. 2, состоит из сельсина датчика СД, сельсина приемника СП, которые работают в трансформаторном режиме и выполняют функции датчиков Д1 и Д2, т. е. измерителя рассогласования входного угла Θ1 и выходного Θ2.

Сельсины - это электрические микромашины переменного тока, обладающие способностью самосинхронизации. Их применяют в дистанционных системах передачи угла в качестве датчиков и приемников. Передача угловой величины в такой системе происходит синхронно, синфазно и плавно. При этом между устройством, задающим угол (датчиком), и устройством, принимающим передаваемую величину (приемником), существуют только электрическое соединение в виде линии связи.

Рис. 2. Схема следящего привода с сельсинами

Рис. 3. Сельсины

В систему включается преобразователь, который выпрямляет переменное напряжение однофазной обмотки СП и усиливает его. Преобразователь (см. рис. 2) должен быть знакочувствительным, т. е. в зависимости от фазы сигнала обмотки СП выдавать на якорь двигателя постоянное напряжение положительного или отрицательного знака.

Исполнительный двигатель связан с ротором СП через понижающий редуктор Р. Входной задающий угол поворота Θ1 вводится в систему задающим устройством ЗУ, вал которого связан неподвижно с валом СД. Иногда эта связь осуществляется через редуктор.

Если ЗУ переместит вал СД от его исходного положения в положение угла Θ1, на выходе однофазной обмотки СП появится переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна разности входного и выходного углов привода Uy = U1 = k1(Θ1-Θ2).

Частота напряжения Uy определяется частотой питания однофазной обмотки СД (50, 400 Гц и т. д.). Преобразователь П выпрямляет и усиливает напряжение Uy.

Схемно он может быть представлен фазочувствительным выпрямителем и усилителем постоянного тока, выполненным на различной элементной базе. Например, в качестве выпрямителя может быть использован транзисторный усилитель, а в качестве усилителя — ЭМУ.

Электрический двигатель, получив питание в виде Uя в зависимости от полярности этого напряжения начинает поворачивать свой вал и вал СП через редуктор таким образом, что разность углов Θ1 и Θ2 уменьшается. Как только окажется, что Θ1-Θ2 = 0, однофазная обмотка СП перестанет выдавать напряжение Uy, т. е. Uy = 0. Тогда снимется напряжение, подаваемое на якорь двигателя, и он перестанет поворачивать свой вал. Таким образом, система отрабатывает сигнал управления, поступивший извне.

Часто в следящих системах кроме отрицательной связи по углу поворота (по положению) используется обратная связь по частоте вращения. В этом случае схема, приведенная на рис. 2, изменится.

Рис. 4. Схема замкнутого привода с отрицательной обратной связью по частоте вращения

На валу двигателя будет находиться тахогенератор, а напряжение с его обмотки будет подаваться на преобразователь П последовательно с напряжением Uу, так как это показано на рис. 4. На практике используют и другие виды обратных связей.

Следя́щий электропри́вод

Электропривод, обеспечивающий воспроизведение механических перемещений контролируемого илиуправляемого объекта посредством исполнительного электродвигателя. Помимо исполнительногоэлектродвигателя, следящий электропривод включает в себя задающее устройство, датчик положения,устройства сравнения, усилители. Задающее устройство вырабатывает исходный (заданный) сигнал,изменяющийся, как правило, по произвольному закону. Датчик положения непрерывно измеряет науправляемом объекте фактическое значение параметра, подлежащего изменению, которое при помощиустройства сравнения соотносится с заданным. В результате сравнения вырабатывается сигналрассогласования, пропорциональный разности между заданным и фактическим значениямивоспроизводимой величины. Сигнал рассогласования (в виде напряжения или тока) поступает на входусилителя, а затем на исполнительный электродвигатель, осуществляющий такое движение управляемогообъекта, при котором сигнал рассогласования уменьшается. В отсутствие сигнала рассогласования роторэлектродвигателя находится в покое. В большинстве следящих электроприводов задаваемой величинойявляется угол поворота входного вала, а регулируемой – угол поворота выходного вала, с которым связануправляемый объект. Применяется в системах автоматического управления, передачи информации иизмерения. Мощность обычно не выше нескольких десятков киловатт.

 

Пример расчета.

Выбор исполнительного двигателя. Проектирование следящего привода начинают с выбора исполнительного двигателя.

Рассчитаем требуемую мощность двигателя:

Вт

- КПД редуктора

По полученным данным выберем двигатель АДП-263А с паспортными данными:

Частота сети, Гц 500

Напряжение возбуждения Uв, В 36

Ток возбуждения Iв, А 1,6

Напряжение управления Uном, В 275

Ток управления Iу, А 0,55

Вращающий момент Мном, Нּм 0,045

Частота вращения nном, об/мин 6000

Номинальная мощность Рном, Вт 24,7

КПД 27

Электромеханическая постоянная времени, с 0,05

Пусковой момент Мп. ном, Нּм 0,6

Момент инерции Jд·108, кгּм 120

Определим оптимальное передаточное число редуктора:

 

Проверим выбранный двигатель. Проверка на соответствие требованиям по скорости вращения вала:

рад/с

рад/с

Так как

, то двигатель по скорости не проходит, т.е. требуемая скорость больше, чем та, которую двигатель может обеспечить. Поэтому отказываемся от оптимального передаточного отношения редуктора i0 и вычислим

требуемое значение i:

Проверим выбранный двигатель на соответствие требованиям по моменту:

 

Т. к. отношение , то двигатель по моменту проходит.

Передаточная функция двигателя имеет вид

Определим постоянную двигателя См:

;

Определим коэффициент демпфирования F:

Нּмּс/рад

Определим коэффициент Кд:

Определим приведенный момент инерции двигателя:

кгּм

Определим постоянную времени Тм:

с

Передаточная функция двигателя имеет вид:

ЛАЧХ двигателя:

 

 


 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Несобственные интегралы | Железобетон. Краткий исторический обзор

Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 1376;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.013 сек.