Файл: 10_Глава 8.doc

Если к валу двигателя скачком приложить нагрузку – статический момент М_с=СI_с, то скорость двигателя начнет снижаться, э.д.с. якоря будет уменьшаться и в цепи якоря начнет нарастать ток (см. рис.8.9)

.

Если индуктивность якорной цепи велика (постоянная времени ), то нарастание тока будет отставать от темпа снижения скорости и к моменту, когда скорость снизится до нового установившегося значенияток якоря еще не достигнет величиныI_с, при которой момент двигателя был бы равен моменту сопротивления М_с. Поэтому скорость будет продолжать падать до тех пор, пока ток якоря не станет равным статическому, затем скорость начнет возрастать и после ряда колебаний достигнет установившегося значения. Обратим внимание, что кривые ивзаимосвязаны – точкам максимума и минимума скорости, когда, соответствует момент пересечения кривой тока линии статического тока.

Если индуктивность якорной цепи невелика , то процесс снижения скорости при приложении нагрузки будет иметь монотонный характер.

При постоянной величине передаточная функция электропривода по возмущающему воздействию будет

. (8.27)

Выполнив преобразования, получим:

, (8.28)

где: - жесткость механической характеристики электропривода.

Из выражения (8.28) следует, что при приложении нагрузки М_с скорость двигателя снизится на величину . По окончании переходного процесса (р=0) установившаяся ошибка будет

---

,

т.е. установившаяся величина снижения скорости (статическая ошибка ) пропорциональна величине приложенного момента и обратно пропорциональна жесткости механической характеристики электропривода.

Как уже отмечалось в главе 4, для повышения точности регулирования скорости применяются замкнутые системы регулирования с обратной связью по скорости. Структурная схема электропривода по системе ТП-Д с обратной связью по скорости представлена на рис.8.10. Тиристорный преобразователь будем рассматривать как безинерционное звено с передаточным коэффициентом к_п. Передаточная функция по управляющему воздействию, составленная по схеме рис.8.10, будет:

.

Обозначим - коэффициент усиления разомкнутой системы (при разрыве обратной связи по скорости). Тогда после преобразований получим:

. (8.29)

Передаточная функция показывает, что в замкнутой по скорости системе регулирования электромеханическая постоянная времени Т_м, характеризующая инерционность механической части электропривода, как бы уменьшается в (К+1) раз. Это связано с тем, что жесткость механических характеристик в замкнутой системе увеличивается в (К+1)раз, что было показано в разделе 4.

Это важное свойство – повышение быстродействия привода, - которое дает отрицательная обратная связь по скорости, сопряжено с существенным недостатком – возрастанием колебательности переходных процессов.

Обычно электромеханическая времени Т_м больше, чем 4Т_я, и в разомкнутой системе регулирование скорости во времени переходных процессов колебания не наблюдаются. Введение отрицательной обратной связи по скорости уменьшает эквивалентную электромеханическую постоянную времени, причем чем больше коэффициент обратной связи к_с, тем меньше Т_м.экв. Поэтому в замкнутых по скорости системах регулирования Т_м.экв становится меньше 4Т_я, и переходные процессы в электроприводе приобретают колебательный характер. Для снижения колебательности в систему регулирования вводятся корректирующие звенья. Способы формирования переходных процессов требуемого характера рассмотрены в главе 9.

---

В общем случае можно предложить следующий порядок анализа переходных процессов в системах электропривода, если эти процессы описываются линейными (или линеаризованными) дифференциальными уравнениями.

1. Определяется, какие инерционности следует учитывать при анализе данного переходного процесса.

2. Н

   Рис.2.11.

   аходят постоянные времени, характеризующие каждую инерционность. Если постоянные времени отличаются на 2 и более порядка, то меньшими в инженерных расчетах, как правило, можно пренебречь.

3. Число инерционностей определяет порядок дифференциального уравнения, описывающего переходный процесс.

4. Находят характеристическое уравнение, соответствующее левой части однородного линейного дифференциального уравнения, описывающего исследуемый переходный процесс (см., например, (8.18)).

Переходный процесс в случае линейных зависимостей переменных и скачкообразного (единичного) характера управляющего или возмущающего воздействий будет описываться уравнением , (гдех – исследуемый параметр электропривода – ток, момент, скорость).

Пример 8.2. Определить, какой характер будут иметь переходные процессы в электроприводе ТП-Д с разомкнутой и замкнутой по скорости системами регулирования.

Основные данные приводного двигателя постоянного тока: номинальное напряжение якоря U_ян=220 В; сопротивление якорной цепи R_я=0,6 Ом; индуктивность обмотки якоря L_я=0,02 Гн; машинная постоянная С=1,9 В.с.; номинальная скорость ω_н=104,5 1/с. Момент инерции привода J_Σ=1,0 кг.м².

Данные по системе управления U_у изменяется от 0 до 10В; изменению напряжения тиристорного преобразователя от 0 до 300В линейно соответствует изменение напряжения, подаваемого на систему управления ТП – от 0 до 30В; коэффициент обратной связи по скорости к_с=0,09В.с.

Решение

1. Электромагнитная постоянная времени якорной цепи

с.

2. Электромеханическая постоянная времени

с.

3. Коэффициент усиления усилителя к_ур в разомкнутой системе

---

.

4. Напряжение управления ТП, соответствующее U_ТП=220 В

В.

5. Коэффициент усиления ТП

.

6. Коэффициент усиления усилителя к_уз в замкнутой системе регулирования найдем из соотношения

, откуда

.

7. Коэффициент усиления разомкнутой системы

.

8. Эквивалентная электромеханическая постоянная времени Т_м.экв в замкнутой по скорости системе

с.

9. В разомкнутой системе регулирования

, т.к. .

Это означает, что переходный процесс будет монотонным, носить апериодический характер.

В замкнутой по скорости системе регулирования

; .

Это означает, что переходный процесс носит колебательный характер с затуханием.

---

Контрольные вопросы

1. В каком случае возникают переходные процессы в электроприводе?

2. Каким уравнением описывается процесс изменения тока в обмотке возбуждения двигателя после ее подключения к источнику питания?

3. Что нужно сделать, чтобы уменьшить время нарастания постоянного тока в активно-индуктивной нагрузке после подачи на нее напряжения?

4. От каких параметров зависит величина электромеханической постоянной времени?

5. От каких параметров зависит электромагнитная постоянная времени якорной цепи двигателя постоянного тока?

6. Каким типовым динамическим звеном описывается механическая часть электропривода?

7. От чего зависит характер переходных процессов в электромеханической системе, имеющей механическую и электромагнитную инерционность?

8. Как по передаточной функции электропривода при возмущающем воздействии определить величину установившейся ошибки по скорости при приложении статического момента?

9. Почему при приложении нагрузки к валу двигателя постоянного тока увеличивается ток якоря?

10. Из каких динамических звеньев состоит структурная схема двигателя постоянного тока?

11. Каким должно быть соотношение между электро-механической и электромагнитной постоянными времени, чтобы переходный процесс носил апериодический характер?

12. Какое влияние на характер переходных процессов в электроприводе оказывает отрицательная обратная связь по скорости?

202

---