Динамические характеристики исполнительных асинхронных микродвигателей

При анализе динамики исполнительных асинхронных микродви­гателей следует иметь в виду, что время электромагнитных переход­ных процессов значительно меньше времени электромеханических переходных процессов и практически в большинстве случаев им можно пренебречь.

Точные аналитические выражения для переходной характери­стики и передаточной функции исполнительного асинхронного мик­родвигателя получаются весьма громоздкими ввиду нелинейности механических и регулировочных характеристик. При расчетах обыч­но применяют линеаризацию (полную или на отрезке) этих харак­теристик. На линейном участке механической характеристики ди­намические свойства исполнительного асинхронного микродвигателя описываются уравнениями, аналогичными уравнениям (1.27), (1.33), (1.36), (1.38) и (1.39) для исполнительного микродвигателя постоянного тока. Это значит, что исполнительный асинхронный двигатель является апериодическим звеном первого порядка, если выходной величиной служит угловая скорость ротора, и инерцион­ным интегрирующим звеном, если выходной величиной служит угол поворота ротора.

Характеристикой быстродействия исполнительных асинхронных микродвигателей служит электромеханическая постоянная времени τ _M. При линеаризованной механической характеристике в соответствии с (1.34)

, (3.19)

или

, (3.20)

где J – момент инерции ротора, Н∙ м∙ с² (или кг∙ м²); ω _0α и M_пα – угловая скорость холостого хода ротора и пусковой момент при заданном сигнале α; k_д – коэффициент внутреннего демпфиро­вания.

Значение τ _M в исполнительных асинхронных микродвигателях в общем случае зависит от коэффициента сигнала. При амплитуд­ном и амплитудно-фазовом (конденсаторном) способах управле­ния с уменьшением сигнала снижается жесткость механических ха­рактеристик, т.е. возрастает отношение ω ₀/M_п и уменьшается коэффициент внутреннего демпфирования k_д (см. рис. 2.15). Следо­вательно, возрастает τ _M. В первом приближении в случае этих спо­собов управления для определения τ _M (при 0 < α _е ≤ 1) можно вос­пользоваться формулой

. (2.21)

При фазовом управлении жесткость механических характерис­тик практически не зависит от сигнала и τ _Μ можно определить по формуле

. (2.22)

Электромеханическая постоянная времени τ _Μ реальных микро­двигателей может быть несколько меньше, чем рассчитанная по (2.21) и (2.22). Это объясняется нелинейностью механической ха­рактеристики, в результате чего значение вращающего момента при одинаковой угловой скорости больше, чем при линейной характе­ристике.

К основным мерам по уменьшению τ _Μ и увеличению быстродей­ствия исполнительных асинхронных микродвигателей относят: 1) снижение момента инерции ротора (например, применение полого немагнитного ротора); 2) увеличение пускового момента за счет совершенствования конструкции, уменьшения воздушного зазора (например, применение «сквозной» конструкции двигателей).

Сравнение по быстродействию исполнительных асинхронных микродвигателей с полым немагнитным ротором и с ротором типа «беличья клетка» наиболее целесообразно проводить при одинако­вых мощности на валу, уровне суммарных потерь на единицу по­верхности корпуса, характеризующем нагрев двигателя, нелиней­ности характеристик и частоте напряжения питания.

ЛЕКЦИЯ №9