Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра “ЗІ”
Звіт
Про виконання лабораторної роботи №3
з курсу: «Теорія автоматичного керування»
Визначення параметрів математичних моделей
Мета роботи: дослідження асинхронного двофазного двигуна з порожнистим ротором і двигуна постійного струму з незалежним збудженням.
Теоретична частина
Виконавчі двигуни призначені для перетворення підведеного до них електричного сигналу в механічне повертання або кутову швидкість вала.
Такі двигуни широко використовуються в пристроях автоматики.
На рис. 1. показана блок – схема слідкування за положенням жадаючого вала з виконавчим електричним двофазним двигуном.
Рис.1.
Задаючи кут і вихідний кут система перетворюється перетворювачами П1 і П2 у відповідні напруги , які порівнюються у вимірному пристрої ВП. Різниця цих напруг підсилюється за рівнем і потужністю підсилювачем ПП. Вихідна напруга підсилювача подається на обмотку керування виконавчим двигуном. Обмотка збудження двигуна живиться напругою сітки . При цьому двигун через редуктор (або безпосередньо) змінює значення кута вихідного вала, до якого приєднане навантаження Н (об’єкт управління).
Повертання виконавчого вала буде здійснюватись в напрямку зменшення ризниці кутів до часу зменшення напруги , яка визначає необхідний пусковий момент двигуна.
Кут при цьому стає рiвним куту в межах заданої точності системи.
Основні вимоги, що ставляться до виконавчих двигунів: швидкі i плавні пуск i гальмування зміни напряму обертання (реверсування), широкий діапазон регулювання швидкості; швидкість i напрям обертання двигуна повинні відповідати величині знака напруги керування.
В даний час із двигунів змінного струму застосовуються саме виключно асинхронні машини з короткозамкнутим ротором, що мають на статорі дві обмотки К i З, зсунуті у просторі на кут 90 електричних градусів (рис.2).
Рис.2.
Обмотка збудження 3 постійно пiд’єднана до напруги . Обмотка К є обмоткою керування i на неї подається напруга керування лише тоді, коли потрібно обертати ротор. Для того, щоб при подачі сигналу виник обертовий момент, напруги i повинні бути зсунуті по фазi. Цей зсув досягається або безпосередньо у схемі, в якiй працює двигун, або шляхом включення в ланку однiеї з обмоток (звичайно обмотки збудження) фазозсуваючого елемента (як правило, конденсатора), як показано на рис.3.
Рис.3.
Напрям обертавння ротора виконавчого двигуна залежить вiд того, яка з двох напруг (збудження чи керування) буде випереджуючою по фазi. На рис.4 показана механiчна характеристика звичайного двигуна промислового типу.
З теорiї асинхронних машин вiдомо, що починаючи зi швидкостi холостого ходу (точка ) механічна характеристика зростає тим стрiмкiше, чим менший при рiзних рiвних умовах активний опiр ротора. Отже, якщо в достатнiй мiрi збiльшити цей опiр, то можна отримати характеристику (див. рис.5).
У цьому випадку вся крива спадаюча i, таким чином, забезпечує стiйку роботу і стiйке регулювання швидкостi вiд холостого ходу до нерухомого стану.
На рис.6 показанi механiчнi характеристики двофазного асинхронного двигуна при різних коефiцiєнтах сигналу .
Коефiцiєнтом сигналу називається вiдношення модулiв напруг і керування i мережi
(1)
Основне рівняння динаміки двигуна має вигляд;
(2)
Лiнеаризоване рiвняння моменту двигуна:
(3)
(4)
Звідки
(5)
Пiсля перетворення отримаємо
Дослідження характеристик асинхронного двигуна
Uк, B
n , об
w, рад/с
110
2350
245,9667
105
2300
240,7333
100
2250
235,5
95
2200
230,2667
90
2180
228,1733
85
2100
219,8
80
2050
214,5667
75
2000
209,3333
70
1900
198,8667
65
1800
188,4
60
1700
177,9333
55
1600
167,4667
50
1500
157
45
1350
141,3
40
1250
130,8333
35
1050
109,9
30
850
88,96667
20
700
73,26667
10
550
57,56667
0
0
0
Залежність кі...
