Мастерская по наладке электроприводов
Моделирование шагового электропривода
Исследование особенностей поведения четырехфазных ШД в различных режимах работы и расчет предельных нагрузочных и динамических характеристик выполнены на электронной аналоговой вычислительной машине (АВМ). Дифференциальные уравнения шагового привода (10) можно было бы упростить, переходя к координатам. Однако при этом трудно выявить взаимное влияние блока управления и двигателя. Кроме того, конструкция внешнего коммутатора к АВМ усложняется.

Поэтому расчет предельных характеристик для приводов с четырехфазными ШД был выполнен по уравнениям при следующих упрощениях. В уравнениях электрического равновесия не учитывались э. д. с, обусловленные первой пространственной гармоникой собственной индуктивности фаз, т. е. исключены члены зависящие от параметра. В уравнении движения ротора внутреннее демпфирование, пропорциональное и внешнее демпфирование нагрузки учитывались общим эквивалентным коэффициентом вязкого трения.

Выше было установлено, что первые гармоники индуктивности и взаимной индуктивности значительно меньше постоянной составляющей. При этом с насыщением магнитной системы различие увеличивается. В связи с этим все э. д. с, обусловленные переменной составляющей индуктивности, в том числе и э. д. с. вращения, в индукторных машинах невелики и незначительно изменяют величину и форму тока особенно при наличии добавочных сопротивлений в цепях обмоток.

Действие устраненных из уравнений электрического, равновесия э. д. с. вращения эквивалентно некоторой нагрузке на валу двигателя типа вязкого трения, приводящей к затуханию колебаний ротора. С учетом указанных допущений система уравнений, разрешенных относительно производных: В этих уравнениях нормализованная постоянная времени выражена через постоянную составляющую индуктивности фазы и общее сопротивление в цепи фазы R. На АВМ исследовалась работа ШД при парной коммутации фаз.

Система уравнений зависит от трех безразмерных параметров, которые изменялись в пределах что позволило охватить большой диапазон физически реализуемых приводов с ШД. Работа привода исследовалась с типовыми нагрузками: момент сухого и вязкого трения, активный момент разных знаков и сочетание этих видов нагрузки. При вариации и плавном изменении частоты определялись предельные нагрузочные характеристики. Аналогичным образом при скачкообразных изменениях частот командных импульсов определялись предельные динамические характеристики.

В задачу исследования входило нахождение, резонансных областей неустойчивой работы привода и критических значений коэффициентов трения, достаточных для обеспечения устойчивости, а также оценка эффективности форсирования электромагнитных переходных процессов в разных блоках управления. Буквой Ф обозначены функциональные блоки, а символами блоки .произведения, интегрирования и суммирования. Для получения периодических функций используется специальная схема маятника с управляемой частотой колебаний и стабилизацией по амплитуде. Стабилизация маятника по амплитуде осуществляется с помощью дополнительных блоков, решающих уравнение.

При затухании амплитуды колебаний на выходе суммирующего блока появляется напряжение определенного знака и контакты реле РП включают соответствующую цепь обратной связи. Для более точной стабилизации амплитуды обратная связь вводится одновременно по sin О и по cos в. Функции воздействия поступают на АВМ от специального блока, в котором используется схема управления четырехфазным ШД, выполненная на полупроводниковых триодах.

Входной сигнал от низкочастотного генератора прямоугольных импульсов подается на обмотку поляризованного реле. Контакты реле включены на вход формирователя управляющих импульсов. При подаче импульсов на схему управления ШД происходит переключение поляризованных реле. С (помощью этих реле воспроизводятся прямоугольные импульсы постоянной амплитуды 000 в) и заданной полярности, соответствующие функциям воздействия подаваемым в АВМ.

К выходу генератора импульсов также подключен электромеханический счетчик импульсов СИ и поляризованное реле. Это реле кратковременно закорачивает вход У электронного индикатора, отмечая начало каждого управляющего такта. Кнопками В и Н устанавливается направление вращения ШД. Дополнительные поляризованные реле используются для моделирования работы блока управления, (обеспечивающего форсировку с отсечкой при нарастании тока.

При этом полагается, что уменьшение постоянной времени при отключении каждой фазы достигается шунтированием обмоток управления ШД добавочными сопротивлениями и диодами, включенными встречно напряжению источника. Кратность форсировки для переднего и заднего фронтов токовых импульсов принимается одинаковой.

Реле управляются сигналами а их контакты коммутируют напряжения, отображающие в модели токи в обмотках ШД. Эти напряжения подаются на различные входные сопротивления усилителей, соответствующие разным постоянным времени при включении и отключении обмотки ШД. На первые входы усилителей подаются импульсные возмущения, увеличенные по сравнению с номинальными в соответствии с установленной кратностью форсировки.

Для ограничения токов по амплитуде в цепь обратной связи решающего усилителя включается диод с опорным напряжением, создаваемым компенсационным выпрямителем. При исследовании на модели различных режимов работы шагового привода решение удобно наблюдать на фазовом цилиндре. При этом не лимитируется масштаб угла, как это имеет место в случае представления его в функции времени.

Чтобы получить проекцию фазового цилиндра на экране электроннолучевого индикатора, на его вертикальный вход (ось ординат) подается функция, а на горизонтальный вход (ось абсцисс) - функция. Последняя воспроизводится с помощью блока нелинейности. Точки устойчивого равновесия, соответствующие каждому шагу (устойчивые фокусы фазовой траектории), расположены в центре передней и задней стенок фазового цилиндра и на его боковых образующих.


Спонсор публикации:
©2009-2012 - Права защищены
Укажите ссылку на источник при копировании информации