Исполнительные двигатели постоянного тока

Общие характеристики

В качестве ИД в судовых САУ применяются маломощные электро­двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (рис. 5.20, а) и с возбуждением от встроенных постоянных магнитов (рис. 5.20, б).

Исполнительные двигатели постоянного тока (ИДПТ) с независимым возбуждением использу­ются в диапазоне мощностей от 5 до 250 Вт при напряжении якоря = 24 B (может быть также и = 110 В). Номинальная частота вращения указанных ИД составляет 2500–6000 об/мин. Конструктивно двигатели этой группы мало отличаются от силовых коллекторных машин постоянного тока небольшой мощности.

ИДПТ с возбуждением от постоянных магнитов предназначены для использования в диапазоне малых мощностей до 10–20 Вт при напряжении якоря 12 В или 24 В. Диапазон мощностей до 10 Вт, частота вращения 1800–12000 об/мин.

Обе группы ИД постоянного тока с точки зрения их статических характеристик можно отнести к двигателям с независимым возбуждением, которые наиболее полно удовлетворяют рассмотренным в разделе 1.2 требованиям и обеспечивают:

– жесткость механических характеристик и, вследствие этого, возможность получения устойчивого вращения под нагрузкой, в том числе на малых частотах вращения;

– линейность механических и регулировочных характеристик;

– отсутствие самохода, а также быстрое торможение при снятии напряжения управления;

– широкий диапазон регулирования частоты вращения;

– большой пусковой момент.

ИДПТ имеют меньшие габариты и массу по сравнению с асинхронными двухфазными двигателями (раздел 5.3.3), однако характеризуются недостатком, общим для машин постоянного тока – наличием коллектора, требующего ухода и снижающего надежность работы.

В исполнительных устройствах пропорционального действия для регулирования частоты вращения ИДПТ в соответствии с напряжением управления, которое поступает на двигатель от выходного усилителя системы, применяются три способа управления:

1) якорное управление, при котором напряжение возбуждения, а следовательно и магнитный поток постоянны, а напряжение управления подается на якорь;

2) полюсное управление, т.е. управление по цепи возбуждения (для ИД с независимым возбуждением) при котором напряжение якоря – константа, а напряжение управления подается на обмотку возбуждения;

3) якорное управление с широтно-импульсным регулированием напряжения, при котором в цепь якоря подаются импульсы (рис. 5.21), постоянные по амплитуде U_m и периоду Т, а длитель­ность импульсов изменяется пропорцио­нально аналоговому напряжению управления. В результате изменяется среднее значения напряжения якоря:

                                                 (5.39)

Такое преобразование напряжения в импульсный сигнал осуществляется в выходном устройстве САУ – широтно-импульсном модуляторе (ШИМ).

Рассмотрим механические и регулировочные характеристики ИД и особенности их работы при указанных способах управления.