Введение в специальность электропривод и автоматика

Регулятор 11 и  усилитель 10, связанные с узлом  сравнения 9, служат для автоматической стабилизации тока в обмотках ШД и  подержания его момента, что существенно улучшает энергетические показатели работы двигателя. Стабилизация тока осуществляется введением отрицательной обратной связи по току, с помощью которой за счет регулирования частоты переключения регулятора (частотно-импульсная модуляция) изменяется среднее значение напряжения питания и тем самым регулируется ток в обмотках ШД.

Задача формирования тока в обмотках ШД решается также  при использовании коммутатора 5, обладающего свойствами источника  тока. В этом случае отпадает надобность в обратной связи току и блоках 11 и 10.

Для улучшения  качества движения ШД при низких частотах повышения точности отработки входных  импульсов управления помощью блока 13 уменьшается единичный шаг ШД.

Улучшение динамических свойств дискретного ШД, в частности  увеличение диапазона рабочих частот входного сигнала, значительно превышающих частоту приёмистости двигателя, может быть достигнуто введением в схему блока 1, обеспечивающего разгон и торможение двигателя с заданным темпом, при котором еще не происходит пропускание управляющих импульсов. При использовании блока 1 область рабочих частот шагового электропривода может бы увеличена в 2... 3 раза.

Возможности дискретного  ЭП расширяются при использовании  замкнутых схем управления на основе датчика 7 и регулятора 6. В таком дискретном приводе информация о действительном положении вала и скорости ШД поступает на вход цифрового регулятора б, который обеспечивает заданный характер движения привода. Перспективы дальнейшего развития ЭП с ШД связаны с использованием микропроцессорных средств управления. В этом случае функции всех показанных на рисунке блоков управления, за исключением силового коммутатора, датчиков скорости и положения, выполняет микропроцессор по соответствующей программе. Как говорят в таких случаях, аппаратная реализация схемы управления ШД заменяется более гибкой и функционально богатой — программной.

Область применения дискретного привода постоянно  расширяется. Его используют кроме  указанных ранее случаев в  резательных и сварочных автоматах, часах, нажимных устройств прокатных станов, лентопротяжных и регистрирующих устройствах, в медицинской технике, в производстве элементов микроэлектроники и др [7].

6 Коллекторный  двигатель

Наибольшее  распространение среди трехфазных коллекторных двигателей получили трехфазные коллекторные двигатели с параллельным возбуждением с двойным комплектом щеток, например двигатель Шраге—Рихтера (рисунок 6). Этот двигатель был предложен в 1910 г. почти одновременно Шраге и Рихтером.

Рисунок 6 –  Двигатель Шраге-Рихтера

Конструкция двигателя  Шраге—Рихтера сходна с конструкцией асинхронного двигателя с фазным ротором. Отличие состоит в том, что в пазах ротора располагается вторая многофазная обмотка, секции которой выводятся на коллектор. Двигатель позволяет регулировать частоту вращения в широких пределах за счет введения в цепь вторичной обмотки добавочной ЭДС ±ΔE.

Трехфазное  напряжение сети через щетки и  кольца подводится к фазной обмотке  ротора 1. В пазах ротора располагается   вторая обмотка 2 – двухслойная, многофазная, секции которой выведены на коллектор 3. На коллекторе находятся три пары щеток, к которым подключены три фазы обмотки статора 4. Обмотка статора — обычная двухслойная или однослойная обмотка, расположенная в пазах. Конструкция машины — обращенная, вторичная обмотка расположена на статоре, а напряжение подводится к ротору.

Магнитное поле, созданное обмоткой ротора в воздушном зазоре, вращается в сторону, противоположную вращению ротора, и наводит в обмотке статора ЭДС скольжения f₁=f₂s. С обмотки ротора 2, выведенной на коллектор через щетки, также снимается ЭДС скольжения f₁=f₂s. Амплитуда этой ЭДС зависит от того, насколько раздвинуты щетки (рисунок 5). Когда щетки занимают положение, показанное (рисунок 7а), ΔЕ вычитается из ЭДС E₁, наводимой в обмотке статора. Когда положения щеток совпадают (рисунок 7б), ΔE=0. При положении щеток, показанном на рисунке 7в, ЭДС ΔE складывается с E₁.

Рисунок 7 –  Положение щёток коллекторного  двигателя

Если ΔE вычитается, ЭДС Е₁ уменьшается, что приводит к уменьшению тока I₁ и снижению частоты вращения. Когда ΔE=0, двигатель работает как асинхронный двигатель. При положении щеток, соответствующем рисунку 7в, ΔE складывается с Е₁ и частота вращения становится выше синхронной. Перемещение щеток по коллектору осуществляется механизмом, который вращается вручную или с помощью приводного двигателя.

Введение добавочной ЭДС в цепь статора позволяет регулировать и реактивную мощность [1].

Список  использованных источников

1  Копылов И.П. Электрические машины. Учебник для вузов – М.: 1986. – 370с.    

 2 Андреев В.П. Сабинин Ю.А. Основы электропривода. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 772 с.

3 http://eprivod.ru/ − Асинхронные  двигатели: методы подключения, расчет.

4 Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические  машины. Учебник для вузов. Л.: Энергия, 1973. – 648 с.

5 Москаленко  В.В. Электрический привод. – М.: ИНФРА, 2000. – 461 с.

6 Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г.  Управление электроприводами. - Л.: Энергоиздат, 1982. – 520 с.

7 Антонов М.В., Герасимова Л.С.  Технология производства электрических   машин. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 512 с.

8 Брускин Д.Э., Зорохович A. E., Хвостов В.С. Электрические машины. - М.: Высшая школа. Часть I, 1979. - 288 с. Часть II,   1979. -  304 с.

9 Важнов А.И.  Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

10 Вольдек А.  И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.

11 Иванов-Смоленский  А. В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980. - 928 с.

12 Ахматов М. Г. Синхронные машины. - М.: Дело, 2002. – 135с.