Лекція 28 Схеми замкненого керування електроприводом постійного та змінного струму
Замкнені схеми керування електроприводом з двигунами постійного струму
Характеристики розімкнених ЕП, побудованих за системою «перетворювач-двигун» (ТП – Д), мають відносно невисоку жорсткість через вплив внутрішнього опору перетворювача. Для отримання значних діапазонів і високої точності регулювання швидкості потрібно мати більш жорсткі характеристики, які можна одержати лише в замкненій системі ТП – Д. Крім того, характеристики розімкненої системи не забезпечують точного регулювання (або обмеження) струму та моменту, що також вимагає переходу до замкненої системи ТП – Д. Розглянемо принципи побудови та дії замкнених схем регулювання швидкості, струму, моменту та положення з використанням різних зворотних зв'язків.
Замкнена система ТП – Д з негативним зворотним зв'язком за швидкістю двигуна постійного струму незалежного збудження
Основу структурної схеми складає розімкнена схема ТП – Д. На валу ДПС знаходиться датчик швидкості – тахогенератор BR (рис. 13.11, а), вихідна напруга якого 
пропорційна швидкості ДПС, є сигналом зворотного зв'язку. Коефіцієнт пропорційності 
називається коефіцієнтом зворотного зв'язку за швидкістю і може регулюватися за рахунок зміни струму збудження BR Із.тг.
Сигнал зворотного зв'язку Uтг = Uз.з порівнюється із задавальним сигналом швидкості Uз.ш та їх різниця у виді сигналу неузгодженості (помилки) Uвх подається на вхід додаткового підсилювача П, який з коефіцієнтом kп підсилює сигнал неузгодженості Uвх і подає його у виді сигналу керування Uкер. на вхід перетворювача Пр.
|
|
|
Для отримання формул для характеристик ДПС у замкненій системі скористаємося співвідношеннями
(13.1)
(13.2)
(13.3)
(13.4)
(13.5)
Замінюючи в (13.1) і (13.2) послідовно ЕПр на його співвідношення із (13.5), Uкер. на його співвідношення із (13.4) і далі Uвх на його співвідношення із (13.3), після нескладних перетворень одержуємо наступні формули для характеристик ДПС у замкненій системі:
(13.6)
(13.7)
де 
– загальний коефіцієнт підсилення системи ТΠ — Д.
Рисунок 13.11 – Схема (а) замкненої системи ТП – Д з негативним зворотним зв’язком за швидкістю та її характеристики (б)
Для аналізу жорсткості отриманих характеристик зіставимо перепади швидкості в розімкненій Δωр і замкненій Δωз системах при тому самому струмі або моменті. Згідно (13.1), (13.2), (13.6) і (13.7) маємо
|
|
|
(13.8)
(13.9)
Тому що kс >0, то завжди Δωз < Δωр, тобто жорсткість отриманих характеристик у замкненій системі більше жорсткості характеристик у розімкненій системі. Самі характеристики, показані на рис. 13.11, б являють собою прямі паралельні лінії 2, 4 і 5, розташування яких визначається рівнем задавального сигналу швидкості Uз.ш і відповідно швидкістю холостого ходу 
. Тут же для порівняння наведена характеристика ДПС у розімкненій (пряма 3) системі.
Для знаходження граничної за жорсткістю характеристики спрямуємо коефіцієнт підсилення системи kс у нескінченність. З (13.9) видно, що при 
, тобто в ліміті у цій замкненій системі може бути отримана абсолютно жорстка характеристика, яка зображена на рис. 13.11, б у вигляді, штрихової лінії 1.
Розглянемо фізичну сторону процесу регулювання швидкості у цій системі. Припустимо, що ДПС працює під навантаженням в усталеному режимі та з якихось причин збільшився момент навантаження Mс. Тому що момент, який розвивається ДПС став менше моменту навантаження, його швидкість почне знижуватися і відповідно буде знижуватися сигнал зворотного зв'язку за швидкістю Uтг = γω. Це, у свою чергу, згідно (13.3) — (13.5) викликає збільшення сигналів неузгодженості Uвх і керування Uкер. та призведе до підвищення ЕРС перетворювача, а отже, напруги і швидкості ДПС.
|
|
|
При зменшенні моменту навантаження зворотний зв'язок діє в іншому напрямку, приводячи до зниження ЕРС перетворювача. Таким чином, завдяки наявності зворотного зв'язку здійснюється автоматичне регулювання ЕРС перетворювача і тим самим напруги, яка підводиться до ДПС за рахунок чого виходять більш жорсткі характеристики ЕП. У розімкненій системі при зміні моменту навантаження ЕРС перетворювача не змінюється, у результаті чого жорсткість характеристик електропривода виявляється меншою.
Для отримання жорстких характеристик у системі ТΠ – Д крім зворотного зв'язку за швидкістю використовуються також негативний зворотний зв'язок за напругою та позитивний зворотній зв'язок за струмом двигуна, а також їх поєднання. Схеми ЕП і отримані характеристики при використанні цих зв'язків розглянуті в [6] і [7].
|
|
|
Регулювання (обмеження) струму і моменту двигуна постійного струму за допомогою нелінійного негативного зворотного зв'язку за струмом. В якості датчика струму (рис. 13.12, а) у цій системі може бути використаний шунт з опором Rш, падіння напруги на якому пропорційно струму якоря І. У результаті сигнал зворотного зв'язку за струмом
(13.10)
де β – коефіцієнт зворотного зв'язку за струмом, який має розмірність Ом.
Відзначимо, що в якості резистора Rш часто використовується обмотка додаткових полюсів і компенсаційна обмотка двигуна.
Сигнал зворотного зв'язку Uз.з.с надходить на вузол струмообмеження ВСО, який називається також вузлом струмового відсічення, разом із сигналом завдання струму Uз.с. Цей сигнал визначає рівень струму відсічення Івідс, з якого починається регулювання (обмеження) струму.
Робота вузла струмообмеження відповідно до його характеристики Uз.з..с (І) (див. рис. 13.12, а) відбувається так. При струмі в якорі, меншому заданого струму відсічення, тобто поки 
сигнал зворотного зв'язку на виході ВСО дорівнює нулю. Іншими словами, ЕП у діапазоні струму 0 – Івідс є розімкненим і має характеристики, зображені на рис. 13.12, б в зоні І.
При І > Івідс на виході ВСО з'являється сигнал негативного зворотного зв'язку Uз.з.с. = βІ, ЕП стає замкненим і починає працювати в зоні ІІ (рис. 13.12, б). Для пояснення виду характеристик ЕП у цій зоні запишемо співвідношення для сигналу неузгодженості
(13.11)
Рисунок 13.12 – Схема (а) замкненої системи ТΠ – Д з нелінійним негативним зворотним зв'язком за струмом і характеристики (б)
З (13.11) видно, що при збільшенні струму I сигнал Uвх зменшується, що відповідно до (13.4) і (13.5) викликає зменшення сигналу Uкер. і ЕПр. Це призведе до зменшення напруги на двигуні U та відповідному зниженню струму в якорі двигуна. Характеристики двигуна стають крутопадаючими (м'якими), що відбиває ефект регулювання (обмеження) струму і відповідно моменту. При збільшенні коефіцієнта підсилення системи характеристики в зоні II все ближче наближаються до вертикальних ліній. Рівень обмеження струму визначається задавальним сигналом (уставкою) Uз.с.. Струм при нульовій швидкості двигуна отримав назву струму стопоріння Істоп.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1271; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!