Міністерство освіти України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра АТ
Звіт
Про виконання лабораторної роботи №7
ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ
Львів – 2006
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
(6)
Результати виконання роботи:
U,B
30
40
50
60
70
80
n,об/хв.
750
1200
1500
1750
1900
2050
U,B
40
50
60
І,А
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
n
об/хв
1600
1550
1490
1350
1250
1550
1500
1400
1300
1200
1750
1650
1550
1500
1350
M
5
9
12
15
20
5
8
12
15
19
5
9
12
18
22
U,B
70
80
І,А
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
n
об/хв
1900
1800
1750
1650
1550
2050
200
1950
1800
1700
M
6
10
14
20
26
7
10
15
21
28
Висновок: Рушійний момент обернено звязаний з швидкістю обертання вала: при збільшенні швидкості він спадає, і навпаки. Швидкість обертання вала регулюється напругою керування. При збільшенні напруги керування зростає рушійний момент і кутова швидкість обертання вала