Файл: 11_Глава 9.doc

Ограничение выходного сигнала осуществляется с помощью стабилитронов VD1, VD2, включенных параллельно операционному усилителю. При достижении U_вых величины напряжения пробоя стабилитрона, дальнейшее увеличение U_вых становится невозможным и оно остается на этом уровне.

---

9.6. Система регулирования электропривода постоянного тока с суммирующим усилителем

Функциональная схема электропривода постоянного тока по системе ТП-Д с обратной связью по скорости приведена на рис.9.11. Уравнение механических характеристик для этой системы в соответствии с (4.7) будет:

, (9.2)

где: ω_0з – скорость холостого хода в замкнутой системе регулирования;

β_замк – абсолютные значения жесткости механических характеристик в замкнутой системе управления;

U_d – э.д.с. преобразователя, питающего якорную цепь двигателя.

Как было показано в разделе 4.2, в системах управления с отрицательной обратной связью по скорости жесткостьβ механических характеристик β_замк увеличивается по сравнению с жесткостью характеристик в разомкнутой системе в (1+К) раз, где К – коэффициент усиления разомкнутой системы. Для рассматриваемой схемы этот коэффициент будет

. (9.3)

Здесь: к_у – коэффициент усиления усилителя;

- коэффициент усиления преобразователя;

- коэффициент обратной связи по скорости;

С=кФ – машинная постоянная.

Электропривод с рассматриваемой схемой управления описывается следующей системой уравнений

(9.4)

Из этих уравнений получим выражение для механических характеристик привода в замкнутой системе

. (9.5)

Механические характеристики и принцип их формирования в замкнутой по скорости системе управления представлена на рис.4.5. Из (9.5) следует, что для увеличения жесткости механических характеристик нужно увеличивать коэффициент усиления К, что может достигаться увеличением коэффициента усилителя к_у.

---

Обычно по условиям эксплуатации технологических установок и условиям коммутации на коллекторе двигателя необходимо ограничивать максимальный момент, развиваемый двигателем, на уровне (2÷3)М_н. С этой целью в замкнутых системах электропривода применяется задержанная отрицательная обратная связь по току якоря, называемая токовой отсечкой. Функциональная схема электропривода постоянного тока с отрицательной обратной связью по скорости и токовой отсечкой приведена на рис.9.12. Токовая отсечка в этой схеме реализована на стабилитронах VS1 и VS2. Уравнения цепи обратной связи по току будет:

если

, если .

I_отс – ток якоря, при превышении которого вступает в действие отрицательная обратная связь по току;

u_ест – сигнал (напряжение) отрицательной обратной связи по току.

В результате совместного действия отрицательных обратных связей по скорости и току формируется механическая характеристика (рис.9.13), которая состоит из двух участков: рабочего (1) с высокой жесткостью и участка (2) ограничения момента. На рабочем участке, пока не действует отрицательная обратная связь по току, механические характеристики описываются уравнением (9.5). При I_я>I_отс работа электропривода может быть описана следующими уравнениями

(9.6)

В результате решения этой системы уравнений относительно ω получим уравнение механической характеристики для второго участка

. (9.7)

Первые два слагаемых уравнения (10.6) определяют скорость идеального холостого хода механической характеристики для второго участка

.

Жесткость механической характеристики на втором участке будет

.

Э.д.с. преобразователя U_d при работе двигателя с замкнутой системой управления не остается постоянной, а изменяется в соответствии с уравнением

---

.

На рабочем участке механической характеристики скорость примерно постоянна. С увеличением нагрузки на валу двигателя U_d возрастает. После перехода на второй участок и дальнейшем повышении нагрузки скорость снижается до нуля, наступает режим стопорения и U_d уменьшается до величины .

Таким образом, для формирования желаемой механической характеристики преобразователь должен иметь необходимый запас по величине E_d в соответствии с соотношением

.

В этой случае жесткость верхней механической характеристики β_замк1 будет постоянной при всех нагрузках вплоть до М_отс.

---

9.7. Многоконтурные системы с подчиненным регулированием координат электропривода

Для решения задач синтеза замкнутых систем электропривода, обладающих хорошим быстродействием и желаемым характером переходных процессов, разработан инженерный метод синтеза, получивший название метода последовательной коррекции с подчиненным регулированием параметров или сокращенно метод подчиненного регулирования.

После формирования требуемых статических характеристик в электроприводе с системой регулирования с суммирующим усилителем может оказаться, что его динамические характеристики (поведение системы в переходных режимах) будут неприемлемы: будет велика колебательность, перерегулирование, недостаточно быстродействие. В этом случае необходимо введение в систему регулирования корректирующих устройств и/или гибких обратных связей, действующих только во время переходных процессов. Методы коррекции динамических характеристик в схемах с суммирующим усилителем рассмотрены в специальной литературе, например в [15].

Поскольку системы с суммирующим усилителем сложны в наладке, они в настоящее время применяются только для электроприводов с невысокими требованиями к диапазону и качеству регулирования, уступив место системам подчиненного регулирования параметров электроприводов.

Принцип подчиненного регулирования состоит в том, что для каждой из регулируемых переменных - тока, скорости и, если нужно, положения - организуют свой контур регулирования, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемой координате. Регуляторы контуров соединяют последовательно, причем выходной сигнал регулятора внешнего контура является заданием для внутреннего контура. В системах электропривода внутренним контуром является контур тока. Задание на ток вырабатывается регулятором скорости.

В системе привода ТП-Д объект регулирования в контуре тока состоит из двух звеньев: тиристорного преобразователя ТП и цепи якоря двигателя постоянного тока (см. рис.8.10).

Строго говоря, тиристорный преобразователь нельзя рассматривать как пропорциональное звено с передаточной функцией К_ТП. Тиристорный преобразователь по принципу своей работы является дискретным элементом. Воздействие на управляемый преобразователь осуществляется импульсно, подачей отпирающего импульса на управляющий электрод тиристора. После включения очередного тиристора, воздействие на преобразователь возможно только спустя некоторое время, когда система импульсно-фазового управления подает импульс на отпирание очередного тиристора. Поэтому тиристорный преобразователь следует рассматривать как динамическое звено с запаздыванием или приближенно как апериодическое звено с постоянной времени Т_µ равной средней величине запаздывания

---