моменту инерции ротора, скорости холостого хода и обратно пропорциональна пусковому моменту. В случае якорного управления величина Г не зависит от коэффициента сигнала, а в случае полюсного- возрастает с уменьшением сигнала. Последнее объясняется уменьшением жесткости механических характеристик. От момента нагрузки на валу двигателя величина Т не зависит.

Коэффициенты и Wg/a при коэффициенте сигнала управления а в правых частях уравнений (2.30) и (2.32) являются статическими коэффициентами усиления двигателя соответственно при якорном и полюсном управлениях. Если

скорость входит в уравнения в относительных единицах, то значения коэффициентов усиления определяются выражениями (2.126) и (2.20) при М=0, так как сами уравнения (2.30) и (2.32) составлены для режима холостого хода.

Решение уравнений (2.30) и (2.32) имеет вид

Рис. 2.19. Переходные характеристики исполнительного микродвигателя постоянного тока при якорном управлении

M==(UQ ( 1 - (

(2.35)

Выражение (2.35) есть уравнение переходной характеристики, т. е. графика изменения во времени выходной величины w при подаче на вход некоторого постоянного сигнала (рис. 2.19, а). Передаточная функция, соответствуюш,ая уравнениям (2.30) и (2.32),

Г(р) =

(2.36)

т. е. соответствует апериодическому звену.

Если в качестве выходной величины исполнительного микродвигателя постоянного тока рассматривать не скорость, а угол поворота ротора 6 (dQldt=a), то двигатель является инерционным интегрирующим звеном, т. е. величина 6 пропорциональна интегралу от входной величины (коэффициента сигнала а) по времени. Это видно из уравнения, которое получается на основании выражений (2.30) и (2.32) с учетом (2.33) и (2.34):

Г . + =А;а. (2.37)

dt dt

Значения Г и k в (2.37) берутся соответствен1Лэ способу управления. В этом случае уравнение переходной характеристики, представленной на рис. 2.19,6, находится как решение дифференциального уравнения (2.37):

в=Аусас

t-T,

Vl-e

(2.38)

Передаточная функция исполнительного двигателя постоянного тока, соответствующая уравнению (2.37),

(Р)= (2.39)

Из уравнений (2.30), (2.32) и (2.37) видно, что динамические свойства исполнительного микродвигателя постоянного тока существенно зависят от значения электромеханической постоянной времени. Чем меньше тем ближе свойства микродвигателя к идеальному безынерционному звену. Уменьшение повышает быстродействие микродвигателя, т. е. сокращает промежуток времени между изменением сигнала на обмотке управления и достижением заданной скорости или угла поворота ротора.

Основные меры по уменьшению Г следующие:

1) снижение момента инерции ротора. Если у микродвигателей с барабанным ротором Г лежит в диапазоне 0,035-0,15 с, та у микродвигателей с полым немагнитным ротором она снижается до 0,015-0,02 с (например, серия ДПР), а у микродвигателей с дисковым ротором до 0,005-0,02 с (например, серия ПЯ);

2) увеличение пускового момента за счет совершенствования конструкции, применения лучших магнитных материалов и повышения плотности тока в обмотках.

Изложенный анализ динамики исполнительного микродвигателя постоянного тока проводился без учета электромагнитной постоянной времени, определяющей скорость электромагнитных переходных процессов в обмотке управления. Однако в тех случаях, когда электромагнитная постоянная времени соизмерима с электромеханической (например, бесконтактные двигатели электромагнитного возбуждения с малым числом секций, малоинерционные исполнительные микродвигатели с полюсным управлением и т. д.), при анализе динамики следует учитывать электромагнитную постоянную времени [14].

§ 2.5. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ КОЛЛЕКТОРНЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ

Универсальными коллекторными микродвигателями (рис. 2.20) называют микродвигатели, которые могут работать как от сети постоянного тока, так и от однофазной сети переменного тока. Конструкция универсального коллекторного микродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции коллекторного микродвигателя постоянного тока, за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбужде-

ЧЕ>п

ния делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери. Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе микродвигателя от сетей постоянного и переменного тока.

Универсальный коллекторный микродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.

В настоящее время универсальные коллекторные микродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением. Обмотка возбуждения делится на две части, включаемые с разных сторон якоря. Такое включение, называемое симметрированием обмоток, позволяет уменьшить радиопомехи, создаваемые двигателем.

Работа универсального коллекторного микродвигателя на постоянном токе ничем не

отличается от работы микродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Работа на переменном токе сопровождается рядом особенностей.

1. При питании двигателя от сети переменного напряжения ток якоря и поток возбуждения изменяются по синусоидальному закону:

t = /maSin(C0i-)-P);

где i и /fnax - мгновенное и максимальное значения тока;

Р - сдвиг по фазе между потоком возбуждения и током в якоре;

Ф и Фтах - мгновенное и максимальное значения потока;

(1\ - угловая частота тока. Мгновенное значение вращающего момента т характеризуется выражением

т=Аф1=А Ъ:}?:Ьт [cos р - cos {2щ1 + р)], (2.40)

Рис. 2.20. Схема универсального коллекторного микродвигателя

где k определяется выражением (2.3).

Изменение тока i, магнитного потока ф и вращающего момента т во времени показано на рис. 2.21. Из этого рисунка видно, что большую часть периода направление вращающего момента т не изменяется, т?к как о,иновременно с магнитным потоком полюсов меняет направление и ток якоря. Однако в некоторые промежутки времени, обусловленные сдвигом по фазе между током якоря и магнитным потоком возбуждения, момент отрицателен и вращение ротора замедляется.