автоматична система управління

1. 232
2.4. ЕЛЕКТРОМАШИННІ ВИКОНАВЧІ ПРИВОДИ
2.4.1. Вимоги, що ставляться до виконавчих приводів КУО
Виконавчий привод (ВПр)- це сукупність елементів для приведення
в рух робочих механізмів управління об’єктом регулювання. Якщо механізм
приводиться у рух від електродвигуна, то привод називається електрома-
шинним.
Для забезпечення потрібних показників якості систем стабілізації
озброєння приводи повинні мати велику кратність регулювання з відповід-
ним розподілом швидкостей наведення за кутом повороту пульта управ-
ління, мати жорсткі у режимі наведення і м’які в режимі стабілізації наван-
тажувальні характеристики, високу швидкодію, бути легко керованими і на-
дійними в експлуатації.
Кратністю регулювання називається відношення максимальної куто-
вої швидкості наведення max
 до мінімальної :
Експериментально встановлено, що ВПр стабілізаторів напруги по-
винні мати , для площини ВН та
для площини ГН. Отже, для зазначених площин отримуємо
відповідно: .
Розподіл швидкостей наведення за кутом повороту пульта управ-
ління доцільно мати таким, що змінюється за законом
де – коефіцієнт пропорційності, що дорівнює 15...20 для площини
ГН та 5...6 для площини ВН; – відносний кут повороту пульта
min

max min
/ .
k   
min 0,05...0,1 /c
   max 5...6 /c
  
max 15...20 /c
  
50...120 (150...400)
k 
k
ПК ПКmax
α α /α

2
α ,
k
 

2. 233
керування, діапазон його зміни становить 0...1. У цьому випадку привод за-
безпечить виконання тактико-технічних вимог щодо часу підготовки по-
стрілу і точності стрільби з ходу як по нерухомих так і по рухомих цілях.
Жорсткістю ВПр називається його здатність зберігати незмінною за-
дану частоту обертання вала електродвигуна при зміні на ньому моментів
навантаження. Кількісно жорсткість приводів оцінюється відношенням
зміни моменту навантаження до відповідної зміни кутової частоти обе-
ртання вала : .
Швидкодія приводів характеризується часом tр розгону до максималь-
ної частоти та часом гальмування tг до повної зупинки двигуна. На основі
вимог до спостереження за цілями у ході бою визначені значення: tр=
1,5...2,0с; tг=0,6...0,8с.
Зручність і легкість управління визначаються відповідними ергономі-
чними показниками. При цьому доцільно мати мінімальний обсяг операцій,
що виконуються оператором з вмикання і налагодження приводів.
2.4.2. Функціональна схема та галузі застосування регульованих
ЕМПр
Регульовані ЕМПр виконуються за схемою, наведеною на рис. 2.85.
Тут вхідним сигналом (управління) привода є електричний сигнал y
U з ОТ
ГДК, вихідною регульованою величиною – частота обертання вала ви-
конавчого двигуна (ВД). U0 ‒ напруга живлення попереднього підсилювача
(ПП), P0 ‒ потужність живлення підсилювача силового (ПС), Му ‒ момент
збурення, що прикладається до ВД, ТГзз – техногонератор зворотного
зв’язку.
к
M

 к /
G M
  
Д


3. 234
Для забезпечення потрібної якості регулювання приводи виконують
як замкнені системи автоматичного регулювання. Таким чином, регульовані
ЕМП – це САР за відхиленням вихідної величини Д
 .
Рисунок 2.66. Функціональна схема регульованого ЕМПр
Як ПС можуть бути використані релейні підсилювачі або електронні
схеми формування імпульсів управління. ПС виконують у вигляді керова-
них електричних генераторів електромашинних або статичних напівпровід-
никових підсилювачів.
Приводи, що виконані за схемою „електромашинний підсилювач – ви-
конавчий двигун” (ЕМП – ВД), є приводами неперервного регулювання.
З точки зору основних показників якості обидва типи приводів приб-
лизно рівноцінні. Разом з тим, ККД приводів імпульсного регулювання у
два рази вищий, ніж у приводів неперервного регулювання.
Приводи за схемою ЕМП – ВД застосовуються там, де необхідними є
затрати енергії потужністю понад 0,5 кВт, а саме – у КУО основних танків.
При незначній потужності виконавчих двигунів – у комплексах БМП та БТР
– доцільне використання приводів імпульсного регулювання.
Uк
Р0
Ωд
ПП П ВД
ТГзз
з
Uзз
U0 Mу

4. 235
2.4.3. Електромашинний підсилювач з поперечним полем
Електромашинними підсилювачами (ЕМП) називаються електри-
чні машини постійного струму, що працюють як керовані генератори елек-
тричної енергії. КУО основних танків обладнуються ЕМП постійного
струму з поперечним полем, з коефіцієнтом підсилення потужності
104
...105
.
ЕМП з поперечним полем (рис. 2.69) є спеціальним генератором пос-
тійного струму незалежного збудження та конструктивно реалізує в одній
електричній машині послідовне з’єднання двох найпростіших генераторів.
Якір ЕМП знаходиться на одному валу з якорем приводного двигуна
ПД й обертається з кутовою швидкістю Ω = 300...800с–1
.
Рисунок 2.67. Електромашинний підсилювач з поперечним полем:
ЕМП – електромашинний підсилювач; ВД – виконавчий двигун; ОК –
обмотка компенсації; ОД – обмотка додаткова; ОУ1, ОУ2 – обмотки
управління
Rк
d
d Rя
ΩвД
+
–
ПД
+
–
Фу
ВД
ОК
ОД
q
Ω
q
ФОК
Фяd
еd
ЕМП
G
–Uу
+UУ
OУ1
OУ2

5. 236
Принцип роботи ЕМП відображує логічна схема такого вигляду:
d
q
q
q
у
y
y e
Ф
i
е
Ф
i
U 





При подаванні на обмотки управління ОУ1 або ОУ2 сигналу управ-
ління Uу по них протікає невеликий струм y
i , який формує магнітний потік
управління у
Ф , направлений вздовж осі d–d.
Обертання якоря ЕМП у магнітному потоці управління приводить до
наведення у поперечному колі q–q електрорушійної сили . Оскільки коло
поперечних щіток є замкненим, то по обмотці якоря протікає доволі значний
струм , що формує магнітний потік . Останній направлений вздовж осі
q–q. Внаслідок обертання якоря у магнітному потоці на поздовжніх щі-
тках d–d наводиться ЕРС . Таким чином, вхідним сигналом ЕМП слід вва-
жати напругу управління y
U
x  , яка поступає ЕП БУ-К1, а вихідним – ЕРС
на поздовжніх щітках .
Будова конструкції ЕМП. Даний підсилювач виконаний у вигляді дво-
машинного агрегату, що складається з привідного двигуна та самого гене-
ратора, змонтованих на спільному валу та у одному корпусі.
Привідний двигун ЕМП являє собою чотирьохполюсну електричну
МПС паралельного збудження. Електродвигун забезпечує обертання вала
генератора з частотою 6000±60 об/хв. та при номінальній напрузі мережі
2
5
27
 споживає струм 150А. В пусковому режимі ЕМП пусковий струм при-
водного двигуна може досягати Іпуск=(10-30) Іном. З метою зменшення Іпуск
до (2 - 3)Іном. застосовується схема двоступеневого пуску. Елементна база
цієї схеми змонтована в релейній коробці К2. Її конструкція відображена на
рис. 2.68 ,а та електрична принципова схема на рис. 2.68, б.
q
e
q
i q

q

d
e
d
z e


6. 237
Будова конструкції привідного ЕМП надається на рисунку 2.70. Осно-
вними вузлами електродвигуна є: якір 32, траверса 20, до якої прикріплені
щіткотримачі зі щітками 3, індуктор, який складається із котушки збу-
дження 4, закріплених на станині 5.
Генератор ЕМП з поперечним полем (рис. 2.69) складається із якоря
13, щита 11, в якому встановлені щіткотримачі 19 зі щітками 18 та статора
10. На полюсах розміщені обмотки генератора: управління (ОУ) 11, ком-
пенсаційна (ОК) 12, додаткових полюсів (ДО) 30, поперечна (ПО) 20.
Рисунок 2.68. Конструкція коробки К2 (а) та її електрична схема(б)
1-затулка резистора R1; 2- корпус К2; 3- штепсельні рознімання Ш1, Ш2;
4- силові контактори Р1, Р2; 5-гвинт монтажу; 6-резистор R1;

7. 238
Рисунок 2.69. Електромашинний підсилювач ЕМУ-12 ПМБ
1-захисна стрічка, 2-щітка електродвигуна, 3-щіткотримач електрод-
вигуна, 4-полюс електродвигуна, 5-корпус, 6-штепсельне рознімання,
7-бортовая коробка, 8-компенсаційний опір, 9-штепсельне розні-
мання; 10-статор генератора; 11-обмотки управління генератора; 12-
компенсаційна обмотка генератора; 13-якорь генератора; 14-пазовий
клин; 15-бандаж; 16-обмотка якоря генератора; 17-колектор генера-
тора; 18-щітка генератора; 19-щіткотримач; 20-траверса; 21-палец щі-
ткотримача; 22-кришка генератора з боку колектора; 23-вентилятор;
24-кожух; 25-вал; 26-фланци із сальниками; 27-ізоляція обмоток гене-
ратора; 28-заклепка статора; 29-поперечна обмотка;30-обмотка дода-
ткових полюсів; 31-обмотка якоря електродвигуна; 32-якірь електро-
двигуна; 33-обмотка збудження електродвигуна; 34-колектор якоря
електродвигуна

8. 239
КО забезпечує компенсацію розмагнічуючої дії реакції якоря. Необ-
хідний ступінь компенсації встановлюється резистором 8 (Rк). ПО (підмаг-
нічуюча) поліпшує комутацію поперечного кола. Наявність каскаду з двох
ступенів підсилювання q
Е та d
E підвищує загальний коефіцієнт підсилення
до 10 000. При напрузі 115 В струм якоря може досягати 17,4 А, а потуж-
ність генератора при цьому складає 2 кВт. Коефіцієнт корисної дії ЕМП
становить не менш 49%. Зверху на станині ЕМП закріплена коробка виводів
7, в яку вмонтовані штепсельні рознімання 6 та 8 для приєднання підсилю-
вача до зовнішнього ланцюга.
У танку ЕМП встановлений у лівій передній частині корпусу між бо-
йовим відділенням та відділенням управління.
Принципова схема розглянутого ЕМП наведена на рис. 2.70.
Рівняння руху та структурна схема ЕМП
Спираючись на логічну схему взаємодії елементів ЕМП, складемо си-
стему рівнянь, що описує роботу ЕМП та визначаємо зв'язок )
(
d y
U
F
e  :
- y
y
y
y
у U
R
i
dt
di
L 

/ – ОУ являє собою електричне коло з актив-
ним опором y
R та індуктивністю y
L
- y
y
y
y i
w
G
Ф  – магнітний потік y
Ф є пропорційним струму управ-
ління та буде завжди спрямований по повздовжній вісі ЕМП,
де – магнітна провідність повітряного зазору ЕМП;
y
w – число витків обмотки управління.
- 
 у
e
q
Ф
C
e ‒ ЕРС у поперечному колі,
де e
C – електрична стала, що враховує конструктивні параметри об-
мотки та якоря,
м
G

9. 240
- - струм при замиканні кола якірної обмотки по-
перечними щітками;
де , – індуктивність та активний опір поперечного кола.
- - формуючий магнітний потік першого каскада підси-
лення;
- - ЕРС, що наводиться на поздовжніх щітках ЕМП.
Введені рівняння в операторній формі зведено в систему рівнянь 2. 1.





















q
e
d
q
q
M
q
q
q
q
q
у
e
q
y
y
M
y
y
y
y
Ф
C
e
i
w
G
Ф
U
k
i
p
T
Ф
C
e
i
w
G
Ф
U
k
p
T
)
1
(
)
1
(
(2.1)
де y
y
y
R
L
T /
 , q
q
q
R
L
T /
 – сталі часу ОУ та поперечного кола;
y
у
R
k /
1
 , q
q
R
k /
1
 – статичні передавальні коефіцієнти ОУ та попе-
речного кола.
За даними рівнянь (2.1) визначаємо передавальні функції, що відпові-
дають кожному з рівнянь. Структурне зображення системи диференційних
рівнянь по їх передавальним функціям наведено на рис. 2.71, а.
Для врахування розмагнічувальної дії потоків залишкового намагні-
чування, загальмованої комутації поперечних щіток та їх можливого змі-
щення з нейтралі введемо внутрішній жорсткий від’ємний ЗЗ, який зменшує
напругу на ОУ пропорційно струмові у поперечному колі:
q
y
зз i
U
k /


/ ,
q q q q q
L di dt i R e
 
q
L q
R
м
q q q
G w i
 
.
d e q
e C
  

10. 241
Перетворюючи отриману структурну схему до еквівалентного ви-
гляду, одержимо структурну схему ЕМП, наведену на рис. 2.71, б.
Рисунок 2.70. Принципова схема ЕМП
Рисунок 2.71 – Структурні схеми електромашинного підсилювача:
а – повна; б – еквівалентна
Таким чином, ЕМП з поперечним полем у режимі холостого ходу ек-
вівалентний інерційній ланці другого порядку з параметрами:
б)
iя
ΔUемп
Uемп
eемп
Uβ
Uу

11. 242
1
1
1 к
2
2
2
емп









p
T
k
C
w
G
p
Т
k
k
w
G
C
R
R
w
w
G
С
k
q
q
e
y
M
К
зз
y
M
e
K
q
q
y
M
е
– статичний передаваль-
ний коефіцієнт ЕМП;
y
q
ЗЗ
y
M
e
q
у
R
R
k
w
G
C
Т
Т
Т




1
1 ,
y
q
ЗЗ
y
M
e
q
у
R
R
k
w
G
C
Т
Т
Т



1
2
– сталі часу.
Статичні та динамічні характеристики ЕМП, отримані на основі стру-
ктурної схеми, подані на рис. 2.72.
Рисунок 2.72. Статичні – регулювальні (а), навантажувальні (б) –та
динамічні (в) характеристики електромашинного підсилювача
Аналіз характеристик ЕМП дозволяє дійти таких висновків:
- крутість регулювальної характеристики, яка визначається коефіцієн-
том підсилення ЕМП (статичним передавальним коефіцієнтом), є тим біль-
шою, чим вище частота обертання вала приводного двигуна ЕМП. Для іде-
ально налагодженого ЕМП 2
мп
е 

k ;
Uемп
eемп
Uемп
Uемп
Uу
eемп
β=1
β<1
β>1
Uу
t
Uемп
eемп
Uемп
а) б) в)

12. 243
- збільшення коефіцієнта зворотного зв’язку – уповільнена комутація,
щітки зміщені з нейтралі, знижує коефіцієнт підсилення ЕМП – зменшує ви-
хідне значення напруги при одному й тому самому сигналі управління;
- підвищення частоти обертання вала приводного двигуна, збільшення
коефіцієнта ЗЗ знижують коефіцієнт затухання d0 переднього перехідного
процесу – коливальність перехідних процесів збурення ЕМП зростає:
)
(
2
2 2
1
0
ЗЗ
y
M
e
q
y
q
y
q
y
q
y
k
w
G
C
R
R
R
R
T
T
T
T
T
T
d





Таким чином, оптимізація роботи ЕМП у ході експлуатації визнача-
ється його технічним станом, правильністю регулювань, якістю електричної
енергії, що живить приводний двигун ЕМП.
Робота ЕМП на навантаження
Навантаженням ЕМП служить ВД постійного струму незалежного
збудження (див. рис. 2.67), якірна обмотка якого включена у коло поздовж-
ніх щіток ЕМП.
Наявність струму якоря у колі навантаження приведе до зниження
вихідної ЕРС підсилювача на значення падіння напруги у якірному колі
я
емп
я
емп
емп
емп
емп R
i
e
U
e
U 




де я
Rемп – опір якірного кола ЕМП.
Вплив навантаження на роботу ЕМП можна розглядати як дію внутрі-
шнього від’ємного ЗЗ за струмом якоря (пунктирна лінія на рис. 2.71).
Струм у колі якоря приводить, у свою чергу, до формування магніт-
ного потоку реакції якоря, направленого зустрічно магнітному потокові
я
i
яd


13. 244
у
Ф обмотки управління. Оскільки у
Ф є досить малим, то вже при невеликих
значеннях струму якоря магнітний потік розмагнічує ЕМП, який стає
непрацездатним.
Для забезпечення працездатності ЕМП – усунення впливу реакції
якоря – у коло поздовжніх щіток включається обмотка компенсації ОК. Дана
обмотка створює по поздовжній осі ЕМП магнітний потік , направлений
проти магнітного потоку реакції якоря.
Сумарний магнітний потік, що діє по поздовжній осі d–d ЕМП, який
працює на навантаження, становить:
)
1
(
ок






 яd
у
яd
у
d
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
де – степінь компенсації ЕМП.
Потік компенсації може регулюватись компенсаційним опором ОК
R :
)
/( y
ОК
я
y
ОК
M
ОК R
R
i
R
w
G
Ф 

Потік реакції якоря визначається як
Тоді ступінь компенсації ЕМП виражається через конструктивні пара-
метри схеми:
)
/( y
ОК
я
y
ОК
M
ОК
ОК
R
R
i
R
w
G
Ф
w




яd

ОК

яd

ОК я
β / d
  
я м я я ,
d G w i
 
ОК к
я ОК к
β .
( )
w R
w R R



14. 245
Спільна дія магнітних потоків та є дією компенсаційного
потоку , тоді
Вплив компенсаційного потоку на роботу ЕМП розглядатимемо як
прояв внутрішнього від’ємного зворотного зв’язку з передавальним коефі-
цієнтом
)
1
(
/ 

 


 я
M
я w
G
i
Ф
k
Повна структурна схема ЕМП, що працює на навантаження, наведена
на рис. 2.72, а. Еквівалентна – після перенесення суматора магнітних пото-
ків на вхід ЕМП з урахуванням того, що 0
к 
T ,– подана на рис. 2.72, б.
Дії внутрішніх від’ємних ЗЗ при роботі ЕМП на навантаження змен-
шують його вихідний сигнал – регулювальні характеристики (див. рис.
2.72,а) є більш похилими. Чим більше буде скомпенсований ЕМП, тобто
чим ближче степінь компенсації β до одиниці, тим ближчою є регулювальна
характеристика до ідеальної.
Навантажувальні характеристики при різній степені компенсації ЕМП
наведені на рис. 2.72,б. При повній компенсації магнітного потоку реакція
якоря (β=1) жорсткість ЕМП максимальна – нахил характеристик визнача-
ється лише падінням напруги я
ЕМП
я
ЕМП R
i
U 
 у якірному колі ЕМП.
ОК
 я d

β

β я м я я
(1 β) (1 β) .
d G w i
     
β к я к
(1 β) / .
k R w w
 

15. 246
При недокомпенсації (β <1) жорсткість зменшується, нахил характе-
ристик зростає внаслідок розмагнічувальної дії реакції якоря. Перекомпен-
сація (β>1) приводить до самопідмагнічування ЕМП, його напруга зростає
зі збільшенням струму якоря. При експлуатаційних регулюваннях ЕМП в
КУО їх недокомпенсують (β<1) задля виключення можливості самозбу-
дження і спонтанного обертання валів ВД та зв’язаних з ними об’єктів регу-
лювання.
2.4.4. Виконавчі електродвигуни
У складі АСУО працюють електродвигуни як постійного так і змін-
ного струмів. Принципова електросхема двигуна постійного струму з неза-
лежним збудженням наведена на рис. 2.73, а.
Обмотка збудження ОЗ живиться напругою бортової мережі. До якір-
ної обмотки підводиться напруга керування . Струми, що протікають по
обмотках якірній та збудження , формують відповідні магнітні потоки
і . Останні, взаємодіючи, забезпечують формування електромагніт-
ного моменту , який обертає якір двигуна з кутовою частотою
.
Зміна полярності напруги або забезпечує реверс двигуна..
Рівняння руху електродвигуна постійного струму незалежного збу-
дження
я
U
я
i з
i
я
 з

д
М д

з з з
д д
я я я
(const)
U i
M
U i
 
  
  
я
U з
U

16. 247
Рух електродвигуна постійного струму незалежного збудження опи-
сує система диференціальних рівнянь:
Рисунок 2.73 – Принципова електрична (а) та структурна (б) схеми
електродвигуна постійного струму незалежного збудження, його
регулювальна (в) та навантажувальна (г) характеристики
- ‒ підключення якірної обмотки двигуна під
напругу живлення і поява у ній струму якірного кола,
де , – індуктивність та активний опір якірного кола;
- – проти-ЕРС якоря, що діє зустрічно напрузі живлення.
я я я я я д
/ ,
L di dt i R U е
  
я
U я
i
я
L я
R
д
е
а) б)
kм
OЗ
eд
iя
Uя Mд Ωд
My
KΣ
Uя Ωд
+
–
+
–
My=0
Uя
Ωд
Uя тр
-Uя тр
My>0
iя
+
– Ω1
M1
Mг
+
–
Ωд
iя
Uя<
+
–
eд
Ω2>Ω1
M1+Мг
Ωд
M1+Mг2
RН
Uя=const
Mг1
Ω1
Ω0
Ω1
Ω0
Ω2
Ωд
Mг2
M1 My
в) г)

17. 248
- ‒ проти-ЕРС якоря, де Ωд - частота обертання вала
двигуна, – статичний передавальний коефіцієнт за ЕРС.
момент, що розвивається двигуном,
де -, величина магнітного потоку, , – конструктивні сталі елект-
родвигуна; – статичний передавальний коефіцієнт за моментом.
- момент двигуна долає його інерційність
Мj, тертя Мтр та опір обертанню Му,
де – момент інерції якоря двигуна;
– кутова частота обертання якоря;
– коефіцієнт тертя в опорах якоря.
В операторному вигляді:
(2.2)
де – електромагнітна стала часу двигуна;
– статичний передавальний коефіцієнт якірного кола;
– електромеханічна стала часу двигуна;
– статичний передавальний коефіцієнт двигуна.
За операторними рівняннями (2.2) визначимо відповідні їм передава-
льні функції та побудуємо структурну схему електродвигуна (рис. 2.73, б).
Передавальні функції електродвигуна:
- за сигналом управління
д з д д ,
e e
e C k
    
e
k
д м з я м з я м я ,
M C C i k i

     
я
 м
C м
C
м
k
д д д д д
/ y
J d dt f M M
    
д
J
д

д
f
я я я д
д д
д м я
д д д д
( 1) ( );
;
;
( 1) ( ),
e
y
T p i k U е
e k
М k i
T p k М М
   

  

 

    
я я я
/
T L R

я я
1/
k R

д д д
/
T J f

д д
1/
k f


18. 249
1
)
(
)
1
)(
1
/(
1
)
1
(
/
)
(
м
д
д
я
2
д
я
д
я
д
д
д
я
д
я
д












k
k
k
k
р
Т
Т
p
T
T
k
k
k
p
Т
p
Т
k
k
k
k
p
Т
k
k
k
U
p
W
я
e
я
м
М
я
e
м
x
- за зовнішнім збуренням
1
)
(
)
1
(
)
1
)(
1
/(
1
)
1
(
/
)
(
д
д
я
2
д
Д
я
д
д
Д













М
я
e
я
Д
М
я
e
Д
у
Д
y
k
k
k
k
р
Т
Т
p
T
T
p
Т
k
p
Т
p
Т
k
k
k
k
p
Т
k
М
p
W
Тоді загальне рівняння руху електродвигуна запишемо як
(2.3)
Конструктивна схема виконавчого механізму повороту башти та його
електрична схема надана на рисунку 2.74.
Електродвигун є виконавчим органом електроприводу та призначе-
ний для створення моментів стабілізації чи наведення башти танка в гори-
зонтальній площині.
ВД включає в себе безпосередньо електродвигун ЕДМ-16У та елект-
ровентилятор примусового обдуву, є малоінерційним чотирьох полюсним
електродвигуном постійного струму. Він складається (рис. 2.74) з корпусу
6, якоря 2, привідної 1 та колекторних кришок. Момент інерції такого якоря
складає 1,96 10-3
кг м2
.
Збудження двигуна здійснюється від постійних магнітів. Магніти ви-
готовлені на основі литих магнітотвердих сплавів, що різко поліпшують свої
властивості завдяки їх складу та спецобробки. Для цього в корпусі двигуна
розташовані чотири полюси, кожний з яких складається зі зклеїних між со-
бою постійного магніту 5, полюсного башмака 3 та плити 4.
д я
( ) ( ) .
x y y
W p U W p M
  

19. 250
а) б) в)
Рисунок 2.74. Загальний вигляд виконавчого електродвигуна ЕДМ-16У
(а), його електрична схема (б) та вентилятора обдуву (в)
В конструкції двигуна передбачена очистка охолоджуючого повітря.
Під дією сил інерції повітря проходить у полий вал, не потрапляючи у між-
полюсні проходи та на колектор, і викидається вентилятором у бойове від-
ділення.
Номінальна потужність електродвигуна складає 1500 Вт при напрузі
постійного струму 110 В та струмі якоря 18 А. Номінальний обертовий мо-
мент дорівнює 6,47 Нм.
Електровентилятор об’єднує в собі привідний електродвигун 9 пос-
тійного струму та відцентровий вентилятор 8. Електродвигун являє собою
зубцеву двохполюсну машину з електромагнітним змішаним збудженням.
Споживаний вентилятором струм дорівнює 14 А при напрузі 26 В.
Характеристики електродвигуна та їх аналіз

20. 251
Усталені режими роботи електродвигуна досить повно характеризу-
ються його статичними характеристиками. Беручи до уваги, що
1
е
д
м
я 
k
k
k
k , та вважаючи у рівнянні (2.3) оператор р = 0, одержуємо рів-
няння статики:
(2.4)
Статичні характеристики електродвигуна подані на рис. 2.73, в, г.
Регулювальна характеристика при Му = 0 проходить через початок ко-
ординат. Чим менше буде проти-ЕРС двигуна, тим більше коефіцієнт його
підсилення – крутість характеристик зростає. Збільшення напруги якірної
обмотки приводить до зростання частоти обертання вала, а зміна знака
сприяє зміні напряму його обертання. Таким чином, змінюючи значення на-
пруги , що підводиться до двигуна, можна змінювати в широкому діапа-
зоні частоту його обертання.
Збільшення моменту навантаження зміщує регулювальні характерис-
тики вздовж осі абсцис. При цьому початок руху якоря залежить від пара-
метрів двигуна:
Отже,
д я е я е м
/ / .
y
U k R M k k
  
я
U
я
U
д я.руш е я е м
/ / 0.
y
U k R M k k
   
я.руш я м
/ .
y
U R M k


21. 252
Чим менше опір якірного кола електродвигуна і більше його переда-
вальний коефіцієнт за моментом, тим менше значення – реальна хара-
ктеристика ближче до ідеальної. Навантажувальна характеристика
при , що визначає роботу електродвигуна в основ-
ному режимі, являє собою похилі прямі, розташовані у першому квадранті.
Збільшення моменту приводить до зниження частоти обертання вала
при одному й тому самому сигналі управління . При цьому жорсткість
характеристик двигуна буде обернено пропорційна опору і прямо про-
порційна передавальним коефіцієнти , :
Основний режим – режим обертання якоря двигуна, що забезпечує
подолання моменту опору, наприклад М1 (рис. 2.73, г), не є єдиним. Так, при
збільшенні під дією додаткових зовнішніх моментів частоти обертання
якоря від значення Ω1 до значення Ω2 (наприклад, при русі танка з „гірки”)
електрорушійна сила ед перевищить значення , струм у якірній обмотці
змінить свій напрямок на протилежний і двигун перетвориться у генератор.
У результаті змінить знак момент, що розвивається двигуном – з оберталь-
ного він стає гальмівним Мг1, який діє спільно з М1. Якір двигуна загальмо-
вується до попереднього значення частоти обертання Ω1.
Розглянутий режим роботи електродвигуна називається генератор-
ним режимом. Навантажувальні характеристики, що визначають роботу
двигуна у генераторному режимі, являють собою продовження основних у
другому квадранті. Цей режим використовується для гальмування двигунів
за необхідності переходу з більшої частоти обертання якоря на меншу при
зміні сигналу управління.
я.руш
U
д ( )
y
F M
  я const
U 
y
M
я
U
я
R
е
k м
k
д д е м я
/ /
y
G M k k R
   
я
U

22. 253
Більш ефективним видом гальмування двигуна є режим електроди-
намічного гальмування, тобто режим, при якому якірна обмотка двигуна
відключається від джерела живлення і замикається на резистор наванта-
ження Rн. У цьому випадку двигун розвиває гальмівний момент Мг2, який
забезпечує швидку його зупинку . Навантажувальна характеристика
двигуна, що працює у режимі електродинамічного гальмування - пряма,
проходить через початок координат.
За необхідності різкого гальмування двигуна застосовують режим
противмикання – зміна полярності напруги, яка підводиться до якірної об-
мотки. При цьому струм якоря, а отже, і момент Мд змінюють знаки. Момент
двигуна стає гальмівним відносно попереднього обертання якоря. Якщо у
момент зупинки двигуна не вимикнути живлення від якірної обмотки, то
можливий його реверс.
Загальна будова механізму повороту башти
Механізм повороту башти (МПБ) призначений для обертання башти
щодо корпуса танка, а також утримання башти від розвороту на крені.
МПБ установлений у лівого борта і закріплений чотирма болтами і двома
вертикальними штифтами до донного листа , а також двома болтами і
двома горизонтальними штифтами до бонок, приварених до башти. .
МПБ являє собою шестерний редуктор, що складається з моторної і
ручної частин, з'єднаний із зубчастим вінцем нерухомого кільця погона ро-
зрізною шестірнею 1 (рис. 2.75) з люфтовибираючим пристроєм.
д 0
 

23. 254
На редукторі встановлений виконавчий електродвигун (ВД) з венти-
лятором обдуву, маховик 6 з рукояткою ручного привода, азимутальний
покажчик 8 і електромагніт 7.
При роботі стабілізатора обертання башти забезпечує ВД 3 через мо-
торну частину МПБ, що представляє собою циліндрично-конічний редук-
тор.
Поворот башти вручну забезпечує ручна складова МПБ, що приво-
диться в дію навідником обертанням рукоятки 4 ручного привода. Ручна
складова МПБ являє собою черв'ячний редуктор, з'єднаний з моторною ча-
стиною запобіжною фрикційною муфтою. При включенні стабілізатора
спрацьовують контактор К і реле Р2 (рис. 2.76) та замикають кола живлення
форсуючої Ф і утримуючої У обмоток електромагніта 7. Вони створюють
потужну електромагнітну силу, котра піднімає якір разом зі штоком. Ці об-
мотки, переборюючи зусилля пружини, відтискують відтискуючий барабан
від дисків тертя запобіжної муфти і відключають черв’ячну пару ручного
Рисунок 2.75. Механізм пово-
роту башти.
1 – розрізна шестірня; 2 – пробка; 3
– виконавчий електродвигун; 4 – ру-
коятка ручного привода; 5 – кнопка
електроспуску ПКТ; 6 – маховик; 7
– електромагніт; 8 – азимутальний
покажчик

24. 255
приводу МПБ. Одночасно замикається контакт КММ електромагніта 7, че-
рез який замикається коло живлення реле Р1- КП1. Останнє відключає ко-
тушку контактора К, який своїм контактом розриває коло живлення форсу-
ючої обмотки Ф електромагніта 7. Електрична схема сумісної роботи коро-
бки пуску КП-1 та обмоток електромагніту 7 показана на рис. 2.76.
У рукоятці ручного привода вмонтована кнопка 5 дублюючого електро-
спуску ПКТ. Напруга до кнопки підведена через контактний пристрій, розташо-
ваний в маховику.
Рисунок 2.76. Електрична схема вмикання МПБ в автоматичний режим

25. 256
2.4.5. Електромашинні приводи „електромашинний підсилювач
виконавчий двигун” безперервного регулювання
Принципова електрична схема такого електромашинного привода
(ЕПр) „ЕМП–ВД” наведена на рис. 2.77.
Привод складається з виконавчого електродвигуна ВД постійного струму
незалежного збудження, ЕМП та попереднього підсилювача ППр – підси-
лювач А1, інтегратор А2, електронну схему формування імпульсів управ-
ління А3, А4, підсилювач потужності VT1, VT2. Замикання контуру регу-
лювання здійснюється за допомогою жорсткого від’ємного зворотного
зв’язку за частотою обертання виконавчого двигуна.
Напруга ЕМП, якому пропорційна Ωд, знімається з поперечної та по-
здовжньої щіток ЕМП (точки а та с) і подається на вхід привода (інтегратор
А2), де складається з сигналом управління, підсиленим підсилювачем А1.
Формування електричного сигналу, пропорційного частоті обертання
ВД, здійснюється без використання тахогенератора, оскільки наведена
схема привода ЕМП–ВД являє собою явно виражену мостову схему, з діа-
гоналі якої (точки а та с) і знімається сигнал .
Розглянемо роботу привода у різних режимах, керуючись електрич-
ною схемою рис. 2.77.
Сигнал управління 0

у
U . За відсутності сигналу управління на бази
транзисторів підсилювачів потужності VT1, VT2 згідно з принципом роботи
схеми формування імпульсів управління (див. рис. 2.77, 2.78) подаються рі-
знополярні імпульсні сигнали однакової тривалості, що почергово відкри-
вають і закривають транзистори VT1, VT2. Внаслідок цього в обмотках уп-
равління ОУ1, ОУ2 ЕМП протікають пульсуючі зустрічно направлені
струми також однакової тривалості – різницевий сигнал обмоток управління
дорівнює нулю.
ЗЗ д
U  

26. 257
Рисунок 2.78. Тахометричний міст (а) та його
статична характеристика (б)
Отже, ЕМП не збуджений і напруга на його поздовжніх щітках відсу-
тня. ВД не отримує живлення – якір ВД нерухомий.
Рисунок 2.77. Принципова електрична схема привода електромашин-
ного „ електромашинний
підсилювач – виконавчий двигун” (ЕМП–ВД) з електронним підси-
лювачем: ГТН – генератор трикутних напруг; ВД – виконавчий двигун;
д
oв
Е
вих
U 


 C
R
R
R
2
1
1
Uемп
д
зз
вих
U 
 K
а
R1
OB Ωд
+
–
ВД
R2
I1
R3
Uвих=Uзз
0
а)
Ω
д
Uвих
б
Uвих
Uвих

27. 258
ЕМП – електромашинний підсилювач; А1 – підсилювач напруги з ФЧВ;
А2 – інтегратор; А3, А4 широтно-імпульсний модулятор; ОК – компенса-
ційна обмотка; ОД – обмотка додаткових полюсів; VT1, VT2– транзистори
диференційного підсилювача напруги; R1–R17 – резистори; ОУ1, ОУ2 –
обмотки управління Пульсація струмів в обмотках ОУ1, ОУ2 за відсутно-
сті сигналу управління виключає можливість самозбудження ЕМП за раху-
нок залишкового намагнічування його статора.
Зміна у ході експлуатації параметрів схеми може призвести до пору-
шення рівності тривалості імпульсів на вході підсилювачів потужності VT1,
VT2. Внаслідок цього порушиться рівність струмів, що протікають по ОУ1,
ОУ2, ЕМП збудиться і двигун почне спонтанно обертатись. Для усунення
описаного явища передбачена подача з регулювального потенціометра R18
корегувального сигналу на вхід підсилювача А1.
При розгоні виконавчого двигуна сигнал управління у
U після під-
силення на А1 через резистор R7 подається на вхід інтегратора А2. На виході
останнього напруга наростає за лінійним законом (рис. 2.77, а).
Сигнал UА2 через резистор R9 надходить на вхід компаратора А3.
Сюди ж з генератора ГТН подається трикутна напруга. У результаті на ви-
ході А3 з’являється широтно-імпульсно-модульований сигнал, що управляє

28. 259
підсилювачем VT1 і має тривалість імпульсу, яка збільшується у часі. Цей
же сигнал після інвертування на А4 надходить на транзистор VT2. У резуль-
таті роботи транзисторів VT1, VT2 по обмотках ОУ1, ОУ2 протікають пуль-
суючі струми з тривалістю імпульсів, що є більшою в одній з обмоток. Ная-
вність різницевого струму обмоток управління забезпечує збудження ЕМП.
Його ЕРС, струм у якірному колі та обертальний момент ВД зростають, за-
безпечуючи швидке наростання частоти обертання якоря двигуна (рис. 2.77,
б, ділянка 0–t1).
При усталеному режимі обертання якоря по мірі збільшення напруги
ЕМП, а отже, і розгону ВД, зростає (рис. 2.77, а) напруга зворотного зв’язку
між точками а–с, яка подається через резистор R18 на вхід ін-
тегратора А2. Таким чином, на А2 алгебраїчно підсумовуються сигнали уп-
равління та зворотного зв’язку ЗЗ
у U
U  . Після досягнення сигналом зна-
чення сигналу у
U (момент часу t1) наростання вихідного сигналу A2
U інтег-
ратора припиняється. У середньому постійний сигнал A2
U та сигнал ГТН за-
безпечують формування на виході А3, А4 імпульсів управління певної шпа-
руватості. Останні, у свою чергу, забезпечують деяке середнє значення
струму обмоток керування ЕМП, а отже, й усталеної частоти обертання Ωд1
(рис. 2.77, б, інтервал часу t1–t2) якоря ВД. Пульсації частоти обертання ви-
значаються тривалістю імпульсів управління.
Збільшення сигналу управління неминуче приведе до зростання на-
пруги ЕМП, а значить, двигун повинен буде розігнатись до більшої частоти
обертання Ωд2, при якій сигнал компенсує сигнал у2
U . На ви-
ході А3, А4 встановляться імпульси більшої шпаруватості, забезпечуючи
обертання якоря двигуна в усталеному режимі з частотою Ωд2, пропорцій-
ною новому сигналу управління у2
у1 U
U 
ЗЗ ЕМП /2
U U

ЗЗ
U
ЗЗ ЕМП /2
U U


29. 260
Таким чином, жорсткий від’ємний зворотний зв’язок за частотою обе-
ртання ВД забезпечує пропорційність між керуючим сигналом у
U та регу-
льованою (вихідною) величиною Ωд виконавчого привода.
З метою підвищення жорсткості механічних характеристик у приводі
реалізовано жорсткий від’ємний зворотний зв’язок за струмом викона-
вчого двигуна: при збільшенні навантаження на ВД зростає споживаний
ним струм, а отже, і напруга, що знімається з компенсаційної обмотки ОК
та обмотки додаткових полюсів ОД, включених послідовно у коло якоря ВД.
Сигнал зворотного зв’язку по колу: компенсаційна обмотка ОК, резистори
R17, R5, „корпус”, обмотка додаткових полюсів ОД – подається на опера-
ційний підсилювач А1, з виходу якого через резистор R7 надходить на вхід
інтегратора А2. У результаті збільшується вихідний сигнал інтегратора. Се-
реднє значення різницевого струму в обмотках управління ОУ зростає, на-
пруга на виході ЕМП підвищується, забезпечуючи підтримання частоти
обертання ВД на попередньому рівні. Отже, у приводі забезпечується стабі-
льність усталених режимів за зміни навантажень виконавчого двигуна.
Гальмування двигуна. При зніманні сигналу управління напруга на
вході інтегратора А2 (рис. 2.77, а) починає дорівнювати напрузі ( 33
U
 ). Ви-
хідний сигнал інтегратора зменшується, шпаруватість керуючих імпульсів
падає, середнє значення різницевого струму в обмотках ОУ1, ОУ1 знижу-
ється до нуля і в деякий момент часу змінює знак. Відбувається швидке збу-
дження ЕМП та його збудження з ЕРС протилежної полярності. При цьому
струм у колі якорів ВД змінює свій напрям на протилежний. Відповідно змі-
нює знак й обертальний момент, який розвивається ВД, забезпечуючи шви-
дку зупинку двигуна та зменшення до нуля .
Реверс виконавчого двигуна. Зміна знака сигналу управління знак
вихідного сигналу інтегратора A2
U . У результаті зміниться полярність керу-
ючих імпульсів на виході А3, А4, а отже, і знак різницевого струму обмоток
ЗЗ
U

30. 261
управління ОУ1, ОУ2, забезпечуючи збудження ЕМП з протилежною поля-
рністю. Двигун починає обертатись у протилежний бік.
Електричне гальмування двигуном. Об’єкти регулювання, напри-
клад башта танка, що управляється ВД привода ЕМП–ВД, за відсутності си-
гналу управління надійно стопоряться на корпус танка завдяки роботі ВД у
режимі електричного гальма.
У випадку переміщення башти під дією зовнішніх моментів відносно
корпусу якір ВД починає обертатись з достатньо великою частотою, оскі-
льки оборотний редуктор від башти до двигуна працює як підвищувальний.
Двигун збуджений, тому при обертанні якоря на його щітках виникає ЕРС.
Під дією цієї ЕРС у колі: верхня щітка ВД, резистори R17, R5, „корпус”,
точка „С” ЕМП, поздовжня обмотка ЕМП, нижня щітка ВД – виникає струм.
Напруга управління з резистора R5 надходить на вхід підсилювача А1, з
якого через резистор R7 – на вхід інтегратора А3.
ЕМП збуджується, причому його напруга складається з ЕРС двигуна.
У результаті на валу ВД виникає значний за значенням обертальний момент,
що перешкоджає рухові башти. Висока чутливість схеми, швидкодія при-
вода забезпечують надійне утримання об’єктів регулювання відносно кор-
пусу танка.
2.4.6. Структурний аналіз приводів „ЕМП – виконавчий двигун”
Виходячи з загального улаштування виконавчих приводів типу ЕМП–
ВД, на підставі структурних схем функціональних елементів (рис. 2.71, 2.73,
2.75, 2.76), з урахуванням їх взаємодії та зворотних зв’язків отримуємо на-
ступну структурну схему (рис. 2.78).
Структурна схема показує, що електропривод є замкненою САР за ча-
стотою обертання ВД, головний ЗЗ має передавальний коефіцієнт . Канал
ЗЗ
k

31. 262
гнучкого ЗЗ за напругою ЕМП позначено пунктирною лінією. ПП – безіне-
рційна динамічна ланка .
Рисунок 2.79. Структурна схема привода ЕМП–ВД
Привод зазнає впливу сигналу управління Uу та збурювального мо-
менту . Робота виконавчого привода на рухливій основі враховується
введенням до складу структурної схеми додаткової збурювальної дії – куто-
вої швидкості коливань основи Ωосн. Фізична сутність формування даного
каналу пояснюється тим, що при поворотах основи, наприклад корпусу та-
нка, разом з ним повертається і статор двигуна відносно нерухомого якоря,
зв’язаного з об’єктом регулювання – баштою. ЕРС, що при цьому наво-
диться в якірній обмотці, сприяє формуванню моменту двигуна та обер-
танню його якоря з частотою Ωд.
На основі структурної схеми визначаємо передавальні функції при-
вода за керуючим сигналом:
(2.5)
пр
k
к
М
пр ЕМП м д
д к 3 2
3 2 1 0
( ) / ,
x
k k k k
W p U
а р а р а р а
  
  
eемп Uя
I
kp
Ωосн
Ωд
Mк
kм
kΣ
kзз
Uзз
Uк
kпр
Mд
eд
iя
II
Uβ
kβ
ΔUемп

32. 263
; ;
;
.
та зовнішнім збуренням:
(2.6)
Використовуючи принцип суперпозиції, знаходимо рівняння руху
привода ЕМП–ВД в операторному вигляді:
(2.7)
Рівняння (2.5)–(2.7) дозволяють провести аналіз досліджуваної сис-
теми.
Вважаючи у рівняннях (2.5), (2.7) оператор диференціювання рівним
нулю, отримуємо рівняння руху привода в усталеному режимі:
2
3 д 2
а Т T R
  
2
2 2 е м д 1 д
а T k k k R TT R
 
  
   
1 1 е м д д β ЕМП
а T k k k R T k k R
 
   
 
0 м д е ЗЗ пр ЕМП β ЕМП
а k k k k k k k k R
   
 
2 2
д 2 1 β ЕМП
д кβ 3 2
3 2 1 0
1
( ) / .
у
k R T p T p k k
W p М
а р а р а р а

 
  
 
  
  
д к к
( ) ( ) .
x у
W p U W p М 
  
пр ЕМП м д
д к
β ЕМП м д е ЗЗ пр ЕМП
д β ЕМП
к
β ЕМП м д е ЗЗ пр ЕМП
( )
( )
.
( )
k k k k
U
R k k k k k k k k
k R k k
М
R k k k k k k k k



  
  


  

33. 264
Аналіз рівнянь руху привода ЕМП–ВД і відповідних йому характерис-
тик (рис. 2.79) показує, що в режимі наведення (усталений режим) частота
обертання якоря ВД лінійно залежить від сигналу управління (рис. 2.79,
а, крива 1).
Рисунок 2.79. Регулювальні (а), навантажувальні (б) та перехідні (в)
характеристики привода ЕМП–ВД
Введення жорсткого від’ємного зворотного зв’язку за частотою
обертання ВД зменшує крутість регулювальної характеристики (рис. 2.79,
а, крива 2). Вибір занадто високим не зможе розвинути потрібної мак-
симальної частоти Ωд, кратність регулювання не буде забезпечена. До
аналогічного результату може привести збільшення недокомпенсації ЕМП
(збільшення ).
Двигун привода розвиває максимальну частоту обертання при 0

у
M
(рис. 2.84, б). Чим більше сигнал управління у2
у1 U
U  , тим вище частота
обертання якоря . Жорсткість характеристик привода суттєво за-
лежить від значень величин , .
к
U
ЗЗ
k
ЗЗ
k
k
β
k
д10 д20
  
ЗЗ
k β
k
Uу
а)
ΩД
2
1
3
t
Uу
Ωст
ΩД
1
2
3
ΔMу
ΩД
Mу
б) в)

34. 265
Зменшення недокомпенсації ЕМП (зменшення ) приводить до зро-
стання жорсткості привода, його активній протидії збурювальним момен-
том. Цьому сприяє збільшення коефіцієнта за частотою обертання ВД.
В реальних приводах ЕМП–ВД оптимізація характеристик досяга-
ється введенням зворотних зв’язків за струмом ВД, які підвищують жорст-
кість приводів, або введенням ЗЗ за частотою обертання ВД за змінним ко-
ефіцієнтом за кутом повороту пульта.
Високі динамічні якості приводів (рис. 2.79, в) забезпечуються відпо-
відним вибором типів ЗЗ та їх параметрів. Так, за відсутності жорсткого
від’ємного ЗЗ за частотою обертання ВД ( ) перехідні процеси зви-
чайно змінюються за аперіодичним законом (рис. 2.79, в, 1). У замкнених
системах ( ) завдяки форсуванню процесів за рахунок дії ЗЗ вони ма-
ють яскраво виражений коливальний характер (рис. 2.79, в, 2). Введення
гнучких ЗЗ (за напругою) зменшує коливальність перехідних процесів (рис.
2.79, в, 3). Поліпшення динаміки приводів може досягатись введенням до їх
складу корегувальних контурів.
2.4.7. Електромашинні приводи імпульсного регулювання
ЕМПр імпульсного регулювання (рис. 2.80) включає: попередній під-
силювач – схему формування імпульсів управління А1, А2, транзисторний
підсилювач потужності VT1–VT4, виконавчий двигун ВД, генератор зворо-
тного зв’язку ВR та підсилювач А3.
к β ЕМП м д е ЗЗ пр ЕМП
д д β ЕМП
( )
( )
М R k k k k k k k k
G
k R k k


   
 
 
β
k
ЗЗ (α)
k F

ЗЗ 0
k 
ЗЗ 0
k 

35. 266
Зі відсутності сигналу управління ( 0

у
U ) максимальна від’ємна на-
пруга, що знімається з А1, А2, подається на входи транзисторів VT1, VT2
типу n – p – n і транзисторів VT3, VT4 типу p – n – p через емітерно-базові
переходи. Транзистори VT1, VT2 закриті, струми у їх емітерно-колекторних
колах дорівнюють нулю. Отже, момент двигуна відсутній, а його якір – не-
рухомий ( ). При цьому транзистори VT3, VT4 залишаються відкри-
тими.
Рисунок 2.80. Принципова електрична схема ЕМПр імпульсного регулю-
вання
Подавання на вхід привода сигналу управління додатної полярно-
сті приводить до появи на виході компаратора А1 імпульсів позитивної на-
пруги. Тривалість імпульсів пропорційна сигналу керування. На виході по-
рогового пристрою зберігається максимальна негативна напруга. Транзис-
тор VT2 відкривається.
д 0
 
к
U
BR
ВД
VT4
VT3
VD2
VD1 А3
R20
R18
R17
R15
R16
А2
А1
R2
R3
R1
R11
R13
R4 R5
R9 R10
R12
R6
R8
R7
ГТН
R14
R19
VT1 VT2
ΩД

36. 267
Протягом часу імпульсу, коли транзистор VT2 відкритий, а VT4 за-
критий, по якорю двигуна проходить струм, що зростає, ія: , VT2, ВД,
VT3, R13, корпус. Під час паузи VT2 закривається, а VT4 відкривається, і
двигун відключається від джерела енергії. Струм якоря зменшується через
шунтуючий діод VD2: ВД, VT3, R13, VD2, ВД. Далі процес повторюється у
часі. Середнє значення струму якоря забезпечує середню частоту обертання
двигуна Ωд. При зміні значення сигналу управління змінюється коефіцієнт
заповнення імпульсів („шпаруватість”), а отже, і середнє значення частоти
Ωд.
Аналіз роботи привода імпульсного регулювання ІР свідчить, що за-
лежно від параметрів кола якоря ВД, значення ія та коефіцієнта заповнення
імпульсів γ можливі два режими роботи двигуна (рис. 2.81): режим перери-
вистих струмів та режим неперервних струмів. У режимі переривистих
струмів протягом паузи можливе зменшення струму якоря до нуля навіть
при коефіцієнті заповнення імпульсів, близькім до одиниці. У режимі непе-
рервних струмів ія двигуна весь час є відмінним від нуля.
Слід відзначити, що збільшення навантаження на валу двигуна приво-
дить до суттєвого зниження частоти обертання якоря.
Привод розімкненого типу досить слабко протидіє зовнішнім збурю-
ванням. Підвищення жорсткості привода досягається введенням до його
складу жорсткого від’ємного зворотного зв’язку за частотою обертання
ВД. Зворотний зв’язок реалізується за допомогою тахогенератора BR, якір
якого механічно зв’язаний з якорем ВД.
У цьому випадку сигналом управління привода є різницевий сигнал
ЗЗ
У U
U  . Будь-які відхилення під дією моментів У
M частоти обертання
якоря Ωд від усталеного значення приведуть до зміни різницевого керую-
чого сигналу. Змінюється коефіцієнт заповнення імпульсів, забезпечуючи
0
U


37. 268
зміну середнього струму якоря ВД та моменту, що розвивається ним. Остан-
ній момент компенсує дію У
M , підтримуючи з певною точністю попередню
частоту обертання якоря.
Форсування розгону ВД досягається введенням до складу привода
гнучкого додатного зворотного зв’язку за струмом якоря двигуна.
Принцип роботи даного зв’язку полягає в наступному. При розгоні двигуна
він споживає великий струм. На резисторах R13 (R14) з’являється значне
падіння напруги, зумовлене ія. Перетворена контуром А3 корекції, вона по-
дається на вхід попереднього підсилювача, діючи відповідно до сигналу уп-
равління. Відбувається форсований розгін ВД. По мірі розгону якоря струм,
що споживається двигуном, зменшується, а отже, зменшується і значення
сигналу зворотного зв’язку.
При зніманні сигналу управління ( 0

У
U ) негативна напруга с виходу
А1 подається на бази VT2, VT4. Транзистор закривається, відключаючи ВД
від джерела живлення. Двигун, обертаючись по інерції, переходить у гене-
раторний режим. Струм якоря проходить по колу: ВД, VT4, R14, VD1, ВД –
і забезпечує формування гальмівного моменту двигуна, відбувається аеро-
динамічне гальмування. При цьому падіння напруги на R14, перетворене
в А3, подається на вхід R18 схеми, забезпечуючи появу позитивних імпуль-
сів на виході А2. Транзистор VT1 відкривається, змінюється полярність на-
пруги, що підводиться до якірної обмотки. Здійснюється гальмування про-
тивмиканням.
Реверс двигуна забезпечується подаванням на вхід привода сигналу
управління негативної полярності. Принцип управління двигуном у цьому
випадку є аналогічним тому, який описано вище, і може бути поданий схе-
мою вигляду (рис.2.82). У режимі електричного гальма, що забезпечує на-
дійне утримання об’єкта регулювання відносно корпусу танка, задіяні ті ж

38. 269
самі кола, що забезпечують гальмування двигуна при зніманні сигналу уп-
равління.
Рисунок 2.81. Діаграми напруг і струмів електропривода імпульсного
регулювання у режимах переривистих (а) та неперервних (б) струмів
Uя
t
t
t
t
iя
iя
Uя
tи tп
Uя
t
t
t
t
iя
iя
Uя
tи tп
а)
б)

39. 270
Рисунок 2.82. Принцип гальмування проти вмиканням
Схему електропривода імпульсного регулювання з релейним під-
силювачем подано на рис. 2.83. Управління приводом здійснюється пода-
ванням сигналу У
U на обмотку ОК релейного підсилювача:
Рисунок 2.83. Принцип імпульсного регулювання приводу
з релейним підсилювачем
При цьому якір Я, замикаючи контакти К1, (К2), забезпечує підклю-
чення баз транзисторів VT2, VT3 (1, 4) до „мінуса” бортової мережі. Відк-
ривання транзисторів VT2, VT3 (1, 4) приводить до підключення ВД під на-
пругу , двигун починає обертатись, збільшуючи частоту Ωд. Обмотка зво-
ротного зв’язку ОЗЗ призначена для лінеаризації релейного підсилювача.
Живлення до ОЗЗ підводиться від тахогенератора зворотного зв’язку BR.
Обмотки ОЗЗ1,2 забезпечують підвищення частоти вібрації якоря.
0
U
відкр
-A1
+A2
ВД
-UУ
ΩBR
ΩД
відкр
закр
закр
UЗЗ
VT1
VT2
VT3
VT4
відкр
ВД
ФK
ΩBR
ΩД
відкр
UЗЗ
VT2(1)
K1(2)
VT3(4)
Я
ОЗЗ
ОK
Uу
-ФЗЗ

40. 271
Гальмування двигуна здійснюється методом противмикання за раху-
нок дії на якір намагнічувальної сили ВЗЗ.
Рисунок 2.84. Схема електропривода імпульсного регулювання
з релейним підсилювачем
2.4.8. Структурний аналіз електроприводів імпульсного регулю-
вання
Структурну схему привода отримаємо на основі диференціальних рі-
внянь руху попереднього підсилювача ППр, підсилювача потужності ПП,
виконавчого двигуна ВД і тахогенератора зворотного зв’язку ЗЗ. Схема на-
ведена на рис. 2.88.
Приведемо дію сигналу до виходу підсилювача потужності й оде-
ржимо передавальну функцію сумарного зворотного зв’язку:
ЗЗ
U
ЗЗ e ЗЗ пр ПП
( ) .
W p k k k k
 
2
BR
R1
R2
VT2
VT4
VT3
VT1
ПД
Я
Uк
Ωд
U0
Р ВЗЗ
Р ОУ
Р ВЗЗ2
Р ВЗЗ1
1
+

41. 272
Рисунок 2.85. Структурна (а) та еквівалентна (б) схеми електропри-
вода імпульсного регулювання
Перенесемо дію Ωосн до входу моменту у
M
Після перенесення сигналу сумарного зворотного зв’язку на вихід
ланки kм та перетворення контуру І маємо:
осн я м е ЗЗ пр ПП
осн я
( )
( ) .
1
у
М k k k k k k
W р
T p

 
 
MкΣ
Mу Ωгол
Uк
Ωд
W(p)
б)
а)
eд I
iя
Uкм Uя Mд
Ωгол
Ωд
Uзз
Uк
Mу
Ui
Kкм
Kпр
Kip
Kм
Kзз
KΣ

42. 273
де ; ; ,
Отримуємо еквівалентну структурну схему привода ВД та, врахову-
ючи, що , знаходимо рівняння руху привода в усталеному ре-
жимі його роботи:
(2.8)
де γ – коефіцієнт заповнення (шпаруватість) керуючих імпульсів.
Таким чином, змінюючи коефіцієнт заповнення імпульсів управління,
можна здійснювати регулювання частоти обертання якоря ВД.
На рис. 2.89 наведено регулювальні та навантажувальні характерис-
тики привода ІР, що відповідає рівнянню (86). На графіках виділено області
режимів переривистих і неперервних струмів.
У режимі переривистих струмів регулювання частоти обертання якоря
ВД можливе лише за наявності навантаження, причому регулювальні хара-
ктеристики суттєво нелінійні. Збільшення навантаження на якорі ВД (
у1
у2
у3
M
M
M 
 ) при одному й тому самому коефіцієнті заповнення γ упо-
вільнює швидкість зменшення струму якоря у моменти пауз і, починаючи з
деякого значення моменту у
M навантаження, привод переходить у режим
неперервних струмів.
Плавне регулювання Ωд можливе лише у режимі неперервних струмів.
 
д д д я я
І 2
д я м 2 1 0
е ЗЗ пр ПП
д я
/( 1) ( 1)
( ) ,
1
1 1
k T p k R T p
W p
k k k а р а р а
k k k k
T p T p
 
 
 
 
 
2 я д я
а T T R
 1 я д я
( )
а T T R
   
0 я е ЗЗ пр ПП м д
а R k k k k k k
  
пр к 0
γ
k U U

ПП м д 0 д я
д к
я м д е ЗЗ пр ПП я м д е ЗЗ пр ПП
γ ,
( ) ( )
k k k U k R
М
R k k k k k k R k k k k k k
  
   

43. 274
При цьому зі збільшенням навантаження частота обертання якоря зменшу-
ється. Крутість регулювальних характеристик, як і у приводі безперервного
регулювання, визначається оптимізацією зворотного зв’язку за частотою
обертання ВД.
Рисунок 2.86. Регулювальні (а) та навантажувальні (б) характерис-
тики електропривода імпульсного регулювання
Механічні (навантажувальні) характеристики у режимі переривистих
струмів при різних коефіцієнтах γ сходяться при 0

у
M в одній точці. Отже,
при невеликих значеннях коефіцієнтів заповнення жорсткість характерис-
тик мала. При цьому зі зменшенням γ жорсткість навантажувальних харак-
теристик падає.
У режимі неперервних струмів жорсткість механічних характеристик
практично визначається жорсткістю механічної характеристики двигуна
, підсиленою за рахунок охоплення привода жорстким
від’ємним зворотним зв’язком за частотою обертання ВД.
Динамічні характеристики привода ВД багато в чому є аналогічними
характеристикам приводів безперервного регулювання. Охоплення привода
ЗЗ
k
д e м я
/
G k k R
 ЗЗ
k
Му2
Му1
γ1 γ
Ωд Му=0
Му3
Му4
Му5
Му
а)
γ2>γ3
Ω
д
1>γ1>γ
γ=
1
γ
б)
1
2

44. 275
жорстким від’ємним ЗЗ частотою ВД та введення гнучких ЗЗ визначають
потрібну динаміку регулювання.
2.4.9. Типова схема ЕМПр танків та його включення в робочий
стан
Типову електричну схему ЕМПр танків Т-64Б, Т-64БМ “Булат” розг-
лянемо на прикладі роботи принципової схеми (Додаток 1) ЕМПр башти
стабілізатора 2Е-42.
Для вмикання приводу стабілізатора в горизонтальній площині
необхідно послідовно виконати наступні операції:
- розстопорити башту – замикаються контакти блокировки башти
БлБ;
- зачинити люк МВ – замикаються контакти блокировки люка БЛл;
- вмикнути на Щл наступні АЗР: ММПБ, ПРЕОБР, ГУ-ВН та ПУАТО;
- вмикнути тумблер ПРЕОБР на пульті оператора ПО-47;
- через 2 хвилини після вмикання тумблера ПРЕОБР розаретирувати
приціл, для чого встановити важиль арретиру в положення РАССТОП.
Після вмикання АЗР ПРЕОБР напруга бортової мережі +27В поступає
на контакт К1-Ш3/28, з якого:
- через діод К1-Д14 на контакт К1-Ш5/29 для запуску перетворювача;
- на обмотку реле К1-Р4/А, Б;
- через діод К1-Д2 на обмотку реле К1-Р3/А,Б;
- через контакт К1-Ш6/10б на обмотку реле К1-БР1-Р9/А, Б, і через
нормально замкнуті контакти реле К1-БР1-Р1/4,5 (зона А13) на резистор К1-
У1-R10 для переводу інтегратора ВН (К1-У1) в режим “запом’ятовування”.

45. 276
Реле К1-Р3 спрацьовує
Після запуску перетворювача напруга 36В 400 Гц поступає на кон-
такти К1-Ш5/16,17,18 та далі :
- через плавкі вставки запобіжників К1-Пр4, К1-Пр5 і замкнуті кон-
такти К1-Р3/1, 2, К1-Р3/4, 5 та контакти К1-Р4/4, 5, які замикаються у блоці
управління на трансформатор К1-Тр1 (зона А10);
- через контакти К1-Ш1/4,6,7, в блок гіротахометрів для живлення
гіромоторів (зона Б10);
- через контакти К1-Ш3/43,44,45 в ДЛУ для живлення обертового
трансформатора ДЛУ-ТрВ1 (зона Б8).
Після розарретирування ПДПС через контакти К1-Ш5/21, діод К1-
Д15 (зона А1б) подається “корпус” на обмотку реле К1-Р4/А, Б та через кон-
такт К1-Ш6/9а на обмотку реле К1-БР1-Р9/А, Б. Реле К1-Р4 та К1-БР1-Р9
спрацьовують, НВ контакти К1-БР1-Р9/5,6 (зона А11) замикаються.
Напруга бормережі +27 В (зона А1б) через контакти К1-Ш1/3, 8, 12
запобіжник К1-Пр3 (10А) та замкнуті контакти реле К1-Р4/1,2 поступає:
- на інтегратор К1-У8 (зона А6);
- через контакт блокування башти БлБ для вмикання магниту МПБ
(зона А1б).
Магнит МПБ спрацьовує і розчеплює редуктор ручного поворотного
механізму з погоном башти. Напруга +27 В через рознімання Ж/ИР-2 по-
дається:
- на контактор К1-Р5/1,2 запуска вентилятора обдува (зона А2);
- на обмотку реле К1-БР2-Р5/А,Б (зона А2) ;
- через ОКП на контактор К2-Р2/А,Б (зона А2).
Контактор спрацьовує і своїми контактами НВ К2-Р2/1,2 (зона А5),
через пусковий резистор К2-R1 запускає привідний двигун ЕМУ-М. Після

46. 277
розгону привідного двигуна спрацьовує контакт К2-Р1/А,Б (зона А5) та
своїми НВ контактами К2-Р1/1, 2 шунтує пусковий резистор К2-R1.
Контактор К1-Р5/1,2 (зона А2) запуска вентилятора обдува та реле
К1-БР2-Р5/А, Б спрацьовують. При цьому напруга +27 В поступає:
- через контакти,
які замкнулися, К1-Р5/21, 41; 22, 42 (зона А16) на запуск вентилятора
обдува ВД-ВО;
- через контакти, які замкнулися, К1-БР2-Р5/2, 3 на середню точку
іскрогасячого контура, на середню точку обмоток управління ЕМП–ОУ1,
ЕМП–ОУ2 (зона Б1б) і на імпульсний підсилювач К1-У10 (зона Б2).
При вмиканні реле К1-БР2-Р5 напруга +27 В через НЗ контакти К1-
БР2-Р5/1, 2 поступає на інтегратор К1-У8 (зона А7). Інтегратор становиться
у режим “запом’ятовування”. Одночасно через контакти, які замкнулися, та
реле К1-Р4/4,5 (зона А10) живиться первинна обмотка трансформатора К1-
Тр3. Вторинні обмотки трансформатора К1-Тр3 піключені до блоку
електроелементів К1-У2. С нього стабілізована напруга ±15 В (зона А8) по-
ступає на живлення мікросхем в платах К1-У1... К1-У6, К1-У8... К1-У11(ви-
води а,б). Привід ГН готовий до роботи.