Для маломощных бесконтактных двигателей обычно (Гф Q)* < 1 [87]. Для двухфазных двигателей ДБМ с пазовым статором значение (Тф Q)" для максимальной скорости находится в диапазоне 0,014-0,1 для тихоходных вариантов каждого типоразмера и 0,16-0,4 для более быстроходных; для двигателей с гладким статором этот диапазон составляет 0,008-0,014. Таким образом, для большинства этих двигателей нелинейностью и нестационарностью математической модели, обусловленной индуктивностью якорной обмотки, можно пренебречь. Влияние инерционности УПУ существенно более заметно, однако в тихоходных двигателях с достаточно высокой частотой возбуждения ДПР и особенно при использовании в ФЧВ фильтров высших порядков выполняется условие iTyQ): 1 18].

В силу сказанного при работе БМП на сравнительно невысоких скоростях вращения с достаточной точностью можно полагать

При этом математическая модель бесконтактного привода полностью совпадает с известной моделью коллекторного двигателя постоянного тока, питаемого от силового преобразователя с постоянной времени Ту. В соответствии со сказанным передаточная функция напряжение - угол поворота для БМП согласно рис. 8.4 имеет вид

W{n)=---,

р{Т„р+1){ТуР+1){ТфР+1)

где kc ~ k/Cfl - коэффициент передачи привода по скорости; Ти = JR/{C,s} - электромеханическая постоянная времени.

Для расчета параметров математической модели БМП можно использовать приведенные в работе [8 ] справочные данные о параметрах двигателей серии ДБМ: рп, Гф, /, п-х.х (частота вращения холостого хода), Гф.п (пусковой ток фазы). Met (статический синхронизирующий момент) и других. По ним могут быть найдены

L = Гф/?, Сд = Мст ф.п и Т„ = УсОх.х/Мст, где СОх.х = ЯЛх.х /30.

Поскольку Г„ = JR/(C), то для определения Сд можно также использовать формулу Сд = (ТМст/сйх.х)- По значению kc определяется k = &сСд. В работе [9] содержатся готовые данные о значениях Ты и Сд; там же можно найти рекомендации по расчету Ту.

8.2. Особенности управления и получение измерительной информации в автоматических системах с бесконтактным моментным двигателем постоянного тока

Бесконтактный моментный привод как объект управления отличается от традиционного электропривода постоянного тока некоторыми особенностями. 258

Первая из них, имеющая часто лишь теоретическое значение, относится к математическому описанию БМП во вращающейся системе координат. Как было показано в предыдущем параграфе, это описание, вообще говоря, является нелинейным и более сложным, чем для коллекторной необращенной машины, функциональным аналогом которой выступает БМДПТ, вследствие того, что бесконтактный двигатель представляет собой сложный электромехано-тронный преобразователь. Вместе с тем, как уже отмечалось, параметры БМДПТ и скорости, на которых работает привод, часто таковы, что нелинейности математической модели оказываются малосущественными и БМП математически может быть описан аналогично приводу по системе электронный преобразователь - двигатель постоянного тока.

Вторая особенность БМП имеет принципиальное значение для реализации эффективных законов управления в автоматических системах с бесконтактными двигателями и может быть названа измерительной проблемой. Главной ее чертой является недостаток измеряемых переменных, пригодных для построения устройств восстановления состояния электромеханической системы. Это объясняется тем, что физическая переменная, аналогичная току якоря в коллекторной машине постоянного тока, в БМДПТ отсутствует. В бесконтактном двигателе мгновенные значения фазных токов и напряжений являются функциями углового положения ротора, аналогом же «постоянного тока» является абстрактная переменная ig. Эта особенность не позволяет механически переносить на схемы с БМП принципы управления и схемные решения, разработанные для автоматических систем с двигателями постоянного тока.

Третьей особенностью бесконтактного привода является наличие в составе БМДПТ внутреннего датчика положения, что создает дополнительные возможности для решения измерительной проблемы и создания специфических структур системы управления.

Наконец, еще одна особенность БЛП состоит в том, что бесконтактный двигатель может управляться не только как двигатель постоянного тока, но и по законам, учитывающим тот факт, что базой двигателя является синхронная машина. Одна из схем управления такого рода, предусматривающая введение обратной связи по скорости с помощью синхронного тахогенератора, приведена в работе [8].

Рассмотрим способы получения измерительной информации, необходимой для реализации управления в следящих системах с БМП.

Для-организации контура положения в прецизионной следящей системе с упругими связями и зазором желательно измерять угловое или линейное перемещение рабочего органа механизма. Поэтому, если кинематическая цепь между двигателем и механизмом или сам механизм содержит нежесткие звенья и (или) зазоры, то

в следящем электроприводе требуется установка датчика положения на валу механизма.

Организация контура положения может быть выполнена с помощью как непрерывных (аналоговых), так и дискретных (цифровых) устройств.

В системах, работающих в неагрессивной среде и не подверженных ударам и вибрациям (например, в станках с ЧПУ), целесообразно использовать фотоэлектрические дискретные датчики. Они имеют высокую разрешающую способность (1-10 и менее), однако недостаточно надежны. В следящих системах с невысокими требованиями по точности, но работающих в неблагоприятных эксплуатационных условиях, целесообразно использовать потенциомет-рические пленочные датчики, которые имеют больший срок службы (до 15 ООО ч), чем витковые потенциометрические и фотоэлектрические датчики, но обладают недостаточной степенью линейности характеристик и невысокой (0,5-1,5°) точностью.

В следящих системах могут также применяться датчики с обмотками, имеющие непрерывные выходные сигналы, в частности вращающиеся трансформаторы (ВТ). Они обладают большим сроком службы (до 30 000 ч), высокой надежностью и помехоустойчивостью и имеют довольно малую погрешность передачи угла (от 2-5 до 0,3). Однако амплитуды выходных напряжений ВТ пропорциональны синусу и косинусу угла поворота, и при использовании этих датчиков обычно требуется преобразование выходных сигналов ВТ в цифровой или аналоговый сигнал, пропорциональный угловому положению [78].

В следящих системах с упругими связями может возникнуть необходимость измерения углового положения вала двигателя, если по конструктивным или иным причинам невозможна установка датчика положения на валу механизма или если для реализации требуемого закона управления необходимо измерение углового положения как механизма, так и двигателя. В этих случаях в системе с бесконтактным приводом можно обойтись без установки специального датчика на валу двигателя, так как имеется возможность косвенного измерения его углового положения путем преобразования сигналов, снимаемых с вторичных обмоток уже имеющегося в составе БМП внутреннего датчика - ДПР.

В частности, это оказывается возможным, если привод построен по схеме с ДПР, работающим в фазовом режиме (рис. 8.5). В этой схеме, используемой сравнительно редко, требуется нерегулируемый генератор Г двухфазного гармонического напряжения (сигналов Ыд.к и Ыд.с). Выходные напряжения фазочувствительных выпрямителей Usin и «cos, как и в схеме на рис. 8.1, пропорциональны синусу и косинусу электрического угла а, однако здесь их амплитуды постоянны, а сигнал управления щ вводится уже после ФЧВ с помощью аналоговых умножителей. Напряжение «а пропорциональное углу а, получается в данной схеме с помощью