- •5.1. Принцип действия и преобразование энергии в машинах постоянного тока
- •5.2. Двигатели постоянного тока
- •5.3. Генераторы постоянного тока
- •5.4. Вентильные двигатели
- •5.5. Упражнения и контрольные вопросы к главе 5.
- •Глава 4. Синхронные машины
- •4.1. Электромеханическое преобразование энергии в синхронных машинах
- •4.2. Специальные синхронные двигатели
- •4.3. Упражнения и контрольные вопросы к главе 4.
- •Глава 3. Асинхронные машины
- •3.1. Общие с сведения и электромеханическое преобразование энергии в асинхронных машинах
- •3.2. Асинхронные трехфазные двигатели
- •3.3. Асинхронные двухфазные управляемые двигатели
- •3.4. Упражнения и контрольные вопросы к главе 3.
- •Глава 2. Преобразование энергии в электрических машинах
- •2.1. Принцип электромеханического преобразования энергии в электрической машине
- •2.2. Однонаправленное преобразование энергии в электрических машинах
- •2.3. Электромеханическое преобразование энергии с помощью вращающегося магнитного поля. Потери энергии. Кпд .
- •2.4. Классификация электрических машин
- •2.5. Упражнения и контрольные вопросы к главе 2.
- •1. Теоретические основы электромеханики
- •1.1. Уравнения движения. Электромеханические аналогии
- •1.2. Электромеханические аналогии уравнения Лагранжа-Максвелла
- •1.3. Энергия электрического и магнитного полей. Силы и моменты, возникающие при электромеханическом преобразовании энергии
- •1.4. Электромагнитные, электродинамические и электростатические преобразователи.
- •1.4.1. Электромагнитные преобразователи.
- •1.4.2. Электродинамические преобразователи.
- •1.4.3. Электростатические преобразователи.
- •1.5. Классификация электромеханических преобразователей
- •1.6. Представление электромеханических преобразователей как преобразователей сигналов (информации)
- •1.7. Анализ простейшего электромеханического преобразователя.
- •1.8. Упражнения и контрольные вопросы к главе 1.
- •Содержание
- •Глава 2. Преобразование энергии в электрических машинах
- •Глава 3. Асинхронные машины
- •Глава 4. Синхронные машины
- •Глава 5. Электрические машины постоянного тока
- •Леонтьев а.Г. Электронная книга по электромеханике
- •2. Машины постоянного тока
- •2.1 Принцип действия машины постоянного тока
- •2.2 Устройство машины постоянного тока
- •2.3 Э.Д.С. И электромагнитный момент машины постоянного тока
- •2.4 Обмотки якоря
- •2.5 Магнитное поле машины постоянного тока
- •2.6. Круговой огонь на коллекторе
- •2.7 Коммутация
- •2.8 Генераторы постоянного тока
- •2.9 Параллельная работа генераторов постоянного тока
- •2.10 Электродвигатели постоянного тока
- •2.11 Пуск в ход электродвигателей постоянного тока
- •2.12 Принципы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока
- •2.13 Работа электродвигателей постоянного тока в тормозных режимах
- •2.14 Современные способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока
- •2.15 Универсальные коллекторные двигатели
1.7. Анализ простейшего электромеханического преобразователя.
Рассмотрим простейший магнитоэлектрический преобразователь, имеющий одну степень механической н электрической свободы, в качестве которого может быть приведен линейный исполнительный двигатель, применяемый в системе позиционирования в накопителях на жестких дисках СМ-ЭВМ.
Его динамика описывается двумя уравнениями:
Модель такого преобразователя приведена на и .
Обозначив и , получим эти уравнения в операторной форме:
Перейдя к изображениям, получим следующие уравнения:
По этим уравнениям можно получить структурную схему согласно , по которой можно получить передаточную функцию
где ; ;
Рис. 1-8. Структурная схема электромеханического преобразователя.
Перейдя обратно во временную область, можно получить уравнение "вход-выход"
, где
Для перехода к уравнениям состояния представим уравнение вход-выход в скобочной форме
Введем новые координаты, соответствующие перемещенным в квадратных скобках и получим дифференциально-алгебраическую систему (слева) и ее преобразованную форму (справа)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этим уравнениям соответствует структура, показанная на .
Рис. 1-9. Структурная схема преобразователя в пространстве состояния.
При переходе к уравнениям состояния получим x`=A·x+B·u; h=C·x+D·u,
где u=U; ; ; ; ; D=0.
При достаточно малом периоде квантования Т по сравнению с инерционностью системы ее можно представить как дискретную (по времени) с дискретной передаточной функцией
Произведя необходимые преобразования, получим
где ; ; B1=B2=3·B0; B3=B0.
Обозначим h`=h·K0-1.Тогда из выражения получим разностное уравнение "вход-выход":
Этому уравнению соответствует структура рекурсивного фильтра, представленная на .
Рис. 1-10а. Структурная схема преобразователя в виде рекурсивного фильтра.
Используя, например, прямое программирование, можно моделировать систему на ЭВМ, вычисляя значения выходной величины h(n) по шагам. Скажем, переходную функцию при ступенчатом воздействии
U(n)=U при n>0 (см. )
Рис. 1-10б. Выход преобразователя при ступенчатом воздействии.
и.т.д.
От разностного уравнения вход-выход можно перейти к уравнениям состояния и представить систему в виде дискретного автомата с памятью
;
X(n) - вектор состояния автомата в данный дискретный момент времени,
X(n+1) - вектор состояния в следующий наблюдаемый момент через промежуток времени Т,
B- матрица входного преобразования,
A- матрица, реализующая функцию переходов,
C- матрица, соответствующая функции выходов.
Частотная характеристика системы
В этом случае, если характеристическое уравнение имеет вещественные отрицательные корни, получим
где T1·T2·T3=a0; T1·T2+T1·T3+T2·T3=a1; T1+T2+T3=a2, а корни α1=-T1-1; α2=-T2-1; α3=-T3-1.
Тогда амплитудная частотная характеристика будет (см. )
Рис. 1-11. Частотная характеристика электромеханического преобразователя.