Электрические_машины_систем_автоматики

1. Электрические машины систем автоматики

2. План занятия

1.Тахогенераторы постоянного тока (ТГП)
2.Асинхронные исполнительные двигатели
(АИД)
3.Вращающиеся трансформаторы (ВТ)
Коротко: «Конструкция → принцип → характеристики →
формулы → погрешности → применение → современные
аналоги»
Время: ~60 мин + вопросы

3. Тахогенераторы 

Тахогенераторы
•Uт = Sт × ω
•Единицы: В·с/рад, В/1000 об/мин
•Пример: 10 В при 1000 об/мин → Sт ≈ 0,01 В/об/мин

4. Конструкция ТГП

5. Асинхронные тахогенераторы (АТГ)

• Асинхронные тахогенераторы — это двухфазные асинхронные
машины с полым ротором. Их выходное напряжение
пропорционально частоте вращения ротора. АТГ обладают малой
инерционностью и высокой надежностью, что делает их идеальными
для использования в системах автоматического управления. Однако
их выходная характеристика может быть нелинейной из-за влияния
нагрузки и паразитных полей.
Основные различия между ТГП и АТГ:
1.Принцип работы: ТГП работают на постоянном токе, а АТГ
— на переменном.
2.Конструкция: ТГП имеют коллектор и щетки, а АТГ —
бесколлекторную конструкцию.
3.Погрешности: ТГП имеют пульсации и асимметрию, а АТГ
— фазовые погрешности.
4.Применение: ТГП используются в системах с высокими
требованиями к мощности, а АТГ — в системах с высокими
требованиями к точности и надежности."

6. Тахогенераторы постоянного тока 

Тахогенераторы постоянного тока
Uт = Sт × (2πn / 60)Uт = E – I × Rвн (внешняя
хар-ка)

7. Погрешности ТГП

• Асимметрия: A = 100 × (|U1| – |U2|) / (|U1| + |U2|) ≈ 1–3 %
• Пульсации: Kпульс = 100 × (ΔUп / 2Uср) ≈ 1–5 %
• Амплитудная, фазовая, температурная
Способы уменьшения: серебряные щётки, термостабилизация,
балансировка

8. Вращающиеся трансформаторы (ВТ)

• Вращающийся трансформатор — это электрическая машина, выходное напряжение
которой зависит от углового положения ротора. ВТ используется для
преобразования углового положения в электрический сигнал.

9. Исполнительные электродвигатели (АИД)

• Асинхронные исполнительные двигатели используются для преобразования
управляющего напряжения в механическое перемещение. Они должны обладать
высокой линейностью характеристик, малым моментом инерции и хорошими
пусковыми свойствами.
Ключевые преимущества: малый
момент инерции → быстрый отклик
самоторможение → нет выбега

10.

11. Механические характеристики АИД

• Механические характеристики исполнительных двигателей описывают зависимость момента от скорости
вращения.
• Регулировочные характеристики показывают, как скорость вращения зависит от управляющего сигнала.
• Механические характеристики АИД при всех способах управления нелинейные. Уменьшить нелинейность можно
увеличением активного сопротивления ротора, но это приводит к ухудшению использования АИД, поэтому
нелинейность порядка 10 % считается допустимой.
Ключевые формулы:
Mп ≈ kм × Uу²m ≈ αе – (1 + αе²)/2 × vn ≈ k × Uу (при
малой нагрузке)
Uу трог ≈ Mтр / kм

12.

• Общие вопросы:
1.Как вы думаете, почему точность электрических машин так важна в системах
автоматики?
2.Какие ещё устройства, кроме тахогенераторов и вращающихся
трансформаторов, используются для измерения скорости и положения?
3.Как вы считаете, какие отрасли больше всего зависят от точности
электрических машин? (Например, авиация, робототехника, медицина.)
• Вопросы по тахогенераторам:
1.Какие основные погрешности есть у тахогенераторов постоянного тока, и как
их можно уменьшить?
2.Что такое зона нечувствительности у тахогенераторов, и как её можно
уменьшить?
3.Чем асинхронные тахогенераторы отличаются от тахогенераторов
постоянного тока?
4.Какие ещё примеры применения тахогенераторов вы можете назвать?
• Вопросы по вращающимся трансформаторам:
1.Какие основные режимы работы вращающихся трансформаторов, и где они
применяются?
2.Что такое симметрирование вращающихся трансформаторов, и зачем оно
нужно?
3.Какие основные характеристики вращающихся трансформаторов?
4.Как вы думаете, почему вращающиеся трансформаторы так важны в авиации

13.

• Вопросы по исполнительным электродвигателям:
1. Какие основные способы управления асинхронными исполнительными двигателями?
2. Какие основные требования предъявляются к исполнительным электродвигателям?
3. Как можно уменьшить нелинейность механических характеристик исполнительных двигателей?
4. Какие преимущества и недостатки у асинхронных исполнительных двигателей?
5. Какие ещё примеры применения АИД вы можете назвать?
• Вопросы по применению и будущему технологий:
1. Как вы думаете, какие новые материалы могут улучшить характеристики электрических машин?
(Например, сверхпроводники, композиты.)
2. Какие новые технологии управления могут повысить точность и быстродействие систем
автоматики?
3. Как вы считаете, какие отрасли будут больше всего зависеть от электрических машин в будущем?
(Например, электромобили, умные дома, промышленная автоматизация.)
4. Какие вызовы и проблемы могут возникнуть при использовании электрических машин в
экстремальных условиях, таких как космос или глубоководные исследования?
• Вопросы для обсуждения:
1. Какие ещё области применения электрических машин систем автоматики вы можете назвать?
2. Какие методы уменьшения погрешностей, на ваш взгляд, наиболее эффективны?
3. Как вы думаете, какие новые технологии могут повлиять на развитие этих устройств в будущем?
4. Как вы считаете, какие характеристики электрических машин наиболее важны для систем с
высокой точностью?