Изкуствени статични характеристики и режими на работа на двигателя с независимо възбуждане

Характеристиките, които се получават при изменението на параметрите на двигателя или специални схеми на включването му се наричат изкуствени характеристики.

Изкуствените характеристики, получени чрез включване на допълнителни резистори в котвената верига, се наричат реостатни характеристики на двигателя. Скоростта на идеален празен ход остава неизменена , а ако не се отчита реaкцията на ковата, между тока и момента се запазва пропорционалността , ето защо механичните и електромеханичните реостатни характеристики на двигателя се различават една от друга само по мащаба на абцисната ос .

Семействата механични и електромеханични характеристики на двигателя за редица стойности на е показано на фиг. 3.4

- Релета за електрически величини (напрежение,ток честота)

-Релета за неелектрични величини (време, скорост, температура)

- Магнитни пускатели

- Автоматични изключватели

- Командоконтролери

3.5.2. Управление на двигатели за постоянен ток с преоразователи с ествествена комутация.
Преобразователите със естествена комутация са тези, при които запушването на полупроводниковите вентили се осъществява посредством променливотоковото напрежение на захранващата мрежа. Наричат се още зависими или преобразователи, водени от мрежата.

За управление на ДПТ широко приложение намират теристорните преобразователи, при които регулирането на средната стойност на напрежението се осъществява посредством изменение на фазовия ъгъл на управляващите импулси (импулсно-фазово управление). Такива преобразователи в повечето случаи се използват за управление на ДПТ посредством котвеното напрежение, но се прилагат също така и за управление с възбудителния ток.

Най-общо тези преобразователи могат да се класифицират по няколко няколко съществени признака :

3.5.2.1. Брои на фазите на захранващото напрежение:

- Многофазни

-с нулев диод

-Реверсивни

- двуквадрантни

-четириквадрантни

3.5.3. Управление на двигателите за постоянен ток с импулсни преобразователи.

При импулсното управление двигателят периодично се включва към източника на захранващото напрежение, а съответните координати се регулират посредством изменение на средната стойност на импулсното напрежение, подавано към котвата му. Като захранващи източници в системите с импулсни преобразователи могат да се използват неуправляеми изправители, акумолаторни батерии и постоянно токови мрежи.
3.5.3.1. Предимства на системите с импулсно управление пред системите–ТП-ДПТ:
- по-добри енергически показатели

- по-малки пулсации на тока и на скоростта, което от своя страна намалява загубите в двигателя и разшерява диапазона на регулиране;

- по-малки габарити и тегло ;

- по-добри динамични показатели, особенно при използване на транзисторни бързодеистващи ключове [2]

(3.14.)

Фиг 3.7. Структорни схеми на електромеханичния преобразовател с независимо възбуждане

Структорната схема на електромеханичния преобразовател на енергия, съответствуваща на (3.14.), е показана на фиг. 3.7.а. На схемата са показана два възможни канала за управление при захранването на източник на напрежение – каналът за управелие полето на двгателя, на който съответствува управляващото въздеиствие , и каналът за управление по веригата на котвата с управляващо въздеиствие . От схемата следва, че при липса на реакция на котвата процесите във възбудителната верига протичат независимо от процесите във котвената верига, а процесите във котвената верига зависят от от измененията на магнитния поток на двигателя .

Възбудителната верига на двигателя представлява апереодично звено с времеконстанта . Индоктивостта на възбудителната намотка може да се определи от формолата :
(3.14)
,
където
е коефициент на насищане;
- възбудителният ток, които създава номиналният поток , когато магнитната верига не е наситена.

Стойността на индуктивността , определена по формулата, съответствува на линенината част на кривата на намагнитване. При работа в наситената част на кривата на намагнитване индуктивността и времеконстантата на възбудителната намотка се намаляват толкова повече колкото е по-голямо насищането :

Изменението на потока внася нелинейност в математическото описание на процесите на преобразуване на енергията дори при ненаситена магнитна верига, ето защо при променлив магнитен поток структората на Фиг. 3.7.а се използва за анализ на динамичните свойства на електрозадвижването за постоянен ток с помощта на ЕИМ. За синтез на регулируемите електрозадвижвания математичното описание на електромеханичния преубразовател се линериализира чрез разлагане в ред на Тейлър в околностите на точката на статичното равновесие.

При захранване от източник на напреженеи двигателят с независимо възбуждане работи предимно с постоянен поток при което уравнението на механичната характеристика на двигателя в съответсвие с (3.3) е :

(3.17)

Времеконстантите на котвената верига на двигателя със средна и голяма мощност , като по-големите стойности съответствуват на некомпенсиран или на бавноходен двиател с голяма мощност.

Уравненията на динамичната механична характеристика установява връзка между механичните променливи в общ вид, валиден за всички режими на работа на електрозадвижването. Формата на конкретните динамични характеристики се определят от съвкупност от условия и връзки, наложени в движението на електромехничната система в дадения процес. Ето защо защо двигателят има безкраино множество динамични характеристики, съответсващи на преходните процеси и зависещи от вида на механичната част, от началните условия от равнището и характера на управляващите и смущавашите въздеиствия. [1]

IV. Описание с предавателни функции

Уравненията, с които описват електромагнитните и електромеханичните преходни процеси при двигателите за постоянен ток с независимо възбуждане имат следният вид в лапласовото пространство :

(4.8)

(4.10)

(4.12)

Фиг. 4.1 Структорната схема на двигателя
Параметрите на тази схема могат да бъдат определени чрез зависимостите:
(4.13)

,
(4.14)
,
(4.15)
.

- представляват съответно номиналното напрежение, номиналния ток и сумарното съпротивление на котвената верига на двигателя;

- - номиналната ъглова скорост;

- - броят на чифтовете полюси на електродвигателя;

- - коефициент, отчитащ дали двигателя е компенсиран или не; [3]

V. Синтез на регулатори на ток и на скорост.

Характеристиките на избрания двигател за регулиране са дадени в таблица 1.

Тип	Pn (kw)	n (ob/min)	Ra+Rd (om)	Rnap	Iн(А) котва			Инерц. Момент на котвата(кг/м2)	Iн-възбудителна намотка(А)
П81	19	1000	0.144	96.2	105	220		2.700	1.64

1. 
   Определяме сумарната времеконстанта
   

Фиг.5.2 Единична обратна връзка по ток

Характера на протичащият преходен процес зависи от съотношето на времеконстантите Изборът на времеконстнта на регулатора триябва да бъде неправен по такъв начин, че да се осигори максимален по бързодеиствие преходен процес. Обикновено така се нарича процес при които пререгулирането не надвишава 5%, а продължителността на преходния процес е минимална. Като критерий за оптимум по бързодейтвие е прието условието , т.е. . Това условие е получило наименованието оптимум по модул или технически оптимум. При него прегулирането , времетраенето на преходния процес , а времетраенето за регулиране .

5.3.5 Намиране компенсирания контур за регулиране на ток :

Приемам .

Определяне на за ДС

5.3.7. Правивим единична обратна връзка :