Формирование статических характеристик электропривода в замкнутой системе "преобразователь-двигатель"

В ранее рассмотренных разомкнутых системах ТП-Д из-за влияния Rп характеристики имеют невысокую жесткость и не обеспечивается ограничение тока и момента. Поэтому широко применяются замкнутые системы регулирования скорости, тока и момента с помощью обратных связей |5|.

Замкнутая система ТП-Д с отрицательной обратной связью по скорости ДПТ

Система представлена на рис. 6.5: BR – датчик скорости – тахогенератор; Un= со – сигнал обратной связи; у – коэффициент обратной связи по скорости.

Замкнутая система П–Д с отрицательной обратной связью по скорости

Рис. 6.5. Замкнутая система П–Д с отрицательной обратной связью по скорости

Уравнения характеристик ДПТ независимого возбуждения в разомкнутой системе:

Подставив получим уравнения характеристик в замкнутой системе:

(6.1)

(6.2)

где – коэффициент усиления системы.

На рис. 6.6 представлены механические характеристики ДПТ в замкнутой системе (линии 2, 4, 5) при различных задающих сигналах , Для сравнения представлена характеристика (линия 3) в разомкнутой системе. Изменение угловой скорости при разомкнутой и замкнутой системах определяется

Характеристики системы П-Д

Рис. 6.6. Характеристики системы П-Д

Характеристика ДПТ при – абсолютно жесткая

(линия 1). Однако на практике не применяется из-за ухудшения динамики электропривода.

Следовательно, , жесткость характеристики ДПТ в замкнутой системе больше жесткости характеристик в разомкнутой системе. Поясним работу обратной связи по скорости.

Если двигатель работает в установившемся режиме со скоростью со и увеличится нагрузки, то скорость уменьшится и уменьшится сигнал обратной связи . Это вызовет увеличение , следовательно, увеличится , и скорость.

Если момент нагрузки уменьшится, скорость увеличится и уменьшится , после чего уменьшится скорость. Таким образом, осуществляется автоматическое поддержание скорости при изменении Л/, нагрузки.

Замкнутая система ТП-Д с отрицательной обратной связью по напряжению ДПТ

Данная система изображена на рис. 6.7.

Датчиком напряжения является потенциометр R, с которого снимается сигнал обратной связи по напряжению , где – коэффициент обратной связи. Тогда '. В этом случае уравнения механической и электромеханической характеристик ДПТ имеют вид:

(6.3)

(6.4)

где – общий коэффициент усиления системы.

Замкнутая система П-Д с отрицательной обратной связью по напряжению

Рис. 6.7. Замкнутая система П-Д с отрицательной обратной связью по напряжению

Сравним жесткость характеристик в разомкнутой и замкнутой системах.

Следовательно, характеристики ДПТ в замкнутой системе (рис. 6.8, линии 2, 4, 5) более жесткие, чем в разомкнутой (3).

Предельная жесткость характеристик в замкнутой системе при .тогда естественная характеристика (линия 1).

Характеристики замкнутой системы П-Д

Рис. 6.8. Характеристики замкнутой системы П-Д

Таким образом, обратная связь по напряжению при обеспечивает полную компенсацию падения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя

Работа обратной связи по напряжению: при увеличении Мс на валу увеличивается ток якоря /, увеличивается внутреннее падение напряжения в преобразователе, при этом снижается U на якоре ДПТ.

Тогда увеличится и увеличится, что приведет к росту ЭДС преобразователя и увеличению U на якоре двигателя. Происходит автоматическое регулирование ЭДС преобразователем.

Замкнутая система ТП-Д с положительной обратной связью по току якоря

Система показана на рис. 6.9.

Замкнутая система П–Д с положительной обратной связью по току

Рис. 6.9. Замкнутая система П–Д с положительной обратной связью по току

Датчик тока – шунт с сопротивлением т. е. падение напряжения на пропорционально току якоря. В результате сигнал обратной связи по току определяется как: , где – коэффициент обратной связи по току, имеющий размерность (Ом).

В качестве можно использовать обмотку дополнительных полюсов или компенсационную обмотку двигателя. Сигнал на входе усилителя в данной системе определяется:

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ в замкнутой системе описываются уравнениями:

(6.5)

(6.6)

где , Ом – общий коэффициент усиления системы.

Характеристики замкнутой системы П–Д

Рис. 6.10. Характеристики замкнутой системы П–Д

На рис. 6.10 представлены характеристики ДПТ при различных коэффициентах усиления системы .

Анализ характеристик показывает, что при – абсолютно жесткая характеристика (линия 1), при – (линия 2) – жесткость характеристики положительна; при – (линия 3) – жесткость характеристики отрицательна.

Реальные характеристики имеют нелинейный характер за счет непостоянства (кривая 4). Поэтому такая обратная связь используется в совокупности с другими, например по напряжению.

Регулирование (ограничение) тока и момента в замкнутой системе ТП-Д с помощью нелинейной отрицательной обратной связи по току

В схему, представленную на рис. 6.11, вводится узел токовой отсечки (УТО).

Замкнутая система П–Д с нелинейной обратной связью по току

Рис. 6. 11. Замкнутая система П–Д с нелинейной обратной связью по току

Характеристика УТО . До тех пор, пока сигнал обратной связи не более заданного опорного напряжения , сигнал . При появляется сигнал отрицательной обратной связи , который поступает на вход системы.

Значение определяется заданным током, с которого начинается регулирование (ток отсечки /otc).

При

При

Характеристики замкнутой системы П–Д

Рис. 6.12. Характеристики замкнутой системы П–Д

На рис. 6.12 представлены электромеханические и механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при ограничении тока с помощью узла токовой отсечки.

На участке I .система разомкнута.

На участке II , система становится замкнутой и осуществляется регулирование тока и момента.

Уравнение участка II электромеханической характеристики

(6.7)

При ток стопорения определяется

При – бесконечно большое увеличение коэффициента усиления системы т. е. характеристики приближаются к вертикальным линиям.

На участке II при увеличивается сигнал и уменьшается и , уменьшается ЭДС преобразователя и ограничивается ток и момент двигателя.

При очень больших ухудшаются динамические характеристики (время затухания переходных процессов, перерегулирование, колебательность).

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >