Замкнена схема електричного привода з двигунами постійного струму зі зворотними зв'язками за швидкістю та струмом



Для отримання жорстких характеристик ЕП, необхідних для регулювання швидкості, та м'яких характеристик, необхідних для обмеження струму та моменту, тобто при регулюванні двох (або більше) координат, застосовуються різні поєднання зворотних зв'язків. У схемі ЕП з нелінійними зворотними зв'язками за швидкістю та струмом (рис. 13.13, а) для забезпечення нелінійності кіл зворотних зв'язків використаний розглянутий раніше вузол струмообмеження і вузол обмеження швидкості ВОШ, характеристики яких показані всередині відповідних умовних зображень. Наведена схема відповідає структурі з загальним підсилювачем і нелінійними зворотними зв'язками, нелінійність яких призводить до поділу області механічних характеристик (рис. 13.13, б) на три зони — І, ІІ і III.

Рисунок 13.13 – Схема замкненої системи ТΠ – Д зі зворотними зв'язками за швидкістю та струмом (а) і характеристики (б)

 

В зоні I у діапазоні струмів 0 … Івідс діє тільки зворотний зв'язок за швидкістю, забезпечуючи жорсткі характеристики ЕП. У зоні ІІ при I > Івідс вступає в дію зворотний зв'язок за струмом і характеристики стають м'якішими. При подальшому збільшенні струму та зменшенні швидкості нижче швидкості відсічення  перестає діяти зворотний зв'язок за швидкістю та за рахунок дії зв'язку за струмом характеристики стають ще м'якішими (зона ІІІ),забезпечуючи необхідне обмеження струму та моменту.

Після формування необхідних статичних характеристик у замкненому ЕП, побудованому за схемою з загальним підсилювачем, може виявитися, що його динамічні характеристики неприйнятні – рух у перехідних процесах виявляється або нестійким, або він характеризується перерегулюванням і коливаннями, або значним часом протікання. У цих випадках потрібно здійснення корекції ЕП.

Сутність корекції динамічних характеристик ЕП полягає в тому, що в його схему вмикаються додаткові (коригувальні) пристрої, які дозволяють потрібним чином змінювати ці характеристики. Визначення схеми (структури), параметрів і місця вмикання коригувальних пристроїв або, як кажуть, їх синтез, виконується за заданими критеріями якості перехідних процесів методами, розробленими в теорії автоматичного регулювання ЕП [6], [9]. Не зупиняючись на описі цих методів і схем, які використовуються для коригувальних пристроїв, відзначимо, що мета корекції складається в отриманні та використанні в схемі ЕП додаткових сигналів керування, пропорційних похідним та інтегралам від основних сигналів. Іншими словами, корекція динамічних характеристик ЕП передбачає використання додаткових гнучких зворотних зв'язків. Ці зв'язки за принципом своєї дії виявляють себе тільки в перехідних процесах, беручи участь у формуванні заданих динамічних характеристик ЕП і не змінюючи в той же час статичні характеристики, які отримані за допомогою жорстких (постійно діючих) зворотних зв'язків.

Замкнена схема керування електроприводом за системою «джерело струму – двигун постійного струму».Силову частину цієї схеми (рис. 13.14, а) утворюють джерело струму ДжС і ДПС, обмотка збудження якого LОЗМ підключена до підсилювача П, який має два входи. По першому входу на підсилювач з потенціометра RP1 надходить задавальний сигнал моменту Uз.м, рівень якого визначає величину моменту на вертикальній ділянці механічної характеристики (рис. 13.14, б).

На другий вхід П подається сигнал нелінійного негативного зворотного зв'язку за швидкістю Uз.з.ш., який утворюють тахогенератор зворотного зв'язку BR,вентиль VD1 і задавальний потенціометр швидкості RP2. Коло зворотного зв'язку зібране таким чином, що вентиль VD1 почне пропускати струм по цьому колі тільки тоді, коли ЕРС тахогенератора перевищує задавальний сигнал швидкості Uз.ш., що відбудеться при швидкостях, більших ωвідс. При швидкостях ω < ωвідс вентиль VD1 зачинений, Uз.з.ш. = 0 і зворотний зв'язок за швидкістю не діє.

Рисунок 13.14. – Схема (а) замкненої системи ЕП за схемою джерело струму – двигун постійного струму та механічні характеристики (б)

 

Нелінійний характер зворотного зв'язку за швидкістю визначає наявність двох зон на площині механічних характеристик рис. 13.14, б. При ω < ωвідс (зона І) Uз.з.ш. = 0, на вхід П подається незмінний за величиною сигнал завдання моменту Uз.м, напруга на його виході Uз, струм збудження Із і обумовлений ним момент Μ постійні, що і визначає вертикальні ділянки характеристик на рис. 13.14, б.

При ω > ωвідс (зонаІІ на рис. 13.14, б) відчиняється вентиль VD1 і на вході П з'являється сигнал зворотного зв'язку за швидкістю, протилежний за знаком сигналу Uз.м. Сумарний сигнал Uкер. на вході П

                                             (13.12)

Як видно з (13.12), при збільшенні швидкості сигнал Uкер. на вході П буде знижуватися, пропорційно йому будуть зменшуватися напруга Uв на виході П, струм збудження Ів ДПС і, тим самим, відповідно до (2.8) його момент. Механічні характеристики набувають вид нахилених прямих, показаних на рис. 13.14, б. Таким чином, розглянута схема ЕП забезпечує регулювання двох координат – швидкості та моменту. Величина сигналу Uз.м визначає рівень моменту ДПС НЗ у І зоні характеристик, а величина сигналу Uз.ш рівень швидкості відсічення (зламу) механічних характеристик. Жорсткість механічних характеристик у зоні II визначається загальним коефіцієнтом підсилення ЕП.

Замкнені схеми керування електроприводом з двигунами змінного струму.Замкнені ЕП із двигунами змінного струму зараз застосовуються відносно мало. Це історично сформована тенденція, відповідно до якої регульований ЕП будувався головним чином з використанням ДПС. В останні роки у зв'язку з появою різноманітних засобів керування регульований ЕП змінного струму почав швидко розвиватися.

Замкнена схема керування асинхронного електропривода, виконаного за системою «тиристорний регулятор напруги – асинхронний двигун» (ТРН – АД)

Рисунок 13.15 – Схема (а) замкненої системи ТРН – АД та її механічні характеристики (б)

Розглянемо схему регулювання швидкості АД з контактними кільцями з використанням зворотного зв'язку за його швидкістю (рис. 13.15, а). Між мережею і статором АД увімкнені три пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів VS1 — VS6, які утворюють силову частину ТРН. Керуючі електроди тиристорів приєднані до виходів СІФК, яка розподіляє керуючі імпульси на всі тиристори та здійснює їх зсув в залежності від сигналу керування Uкер.. До валу АД приєднаний тахогенератор BR. Його ЕРС Етг порівнюється з задавальною напругою Uз.ш. яка знімається з задавального потенціометра швидкості RP1, причому ці напруги направлені назустріч одна одній. Різниця напруг Uз.ш. і Етг, яка дорівнює напрузі керування

                                                              (13.13)

надходить на вхід СІФК. При збільшенні цього сигналу кут керування тиристорами α зменшується, напруга, яка подається на АД, збільшується і навпаки. У коло ротора АД постійно увімкнений додатковий резистор R2д, наявність якого дозволяє розширити діапазон регулювання швидкості та полегшити тепловий режим АД при його роботі на знижених швидкостях, коли в колі ротора виділяються великі втрати потужності.

Розглянемо роботу ЕП при зміні моменту навантаження Мс, на валу АД і постійне завдання швидкості сигналом Uз.ш.2.. Припустимо також, що у вихідному положенні АД працював у точці 1 при моменті навантаження Мс1(див. рис, 13.15, б), а потім відбулося його збільшення до значення Мс2.

При збільшенні навантаження на валу АД його швидкість почне знижуватися, відповідно почне зменшуватися і ЕРС тахогенератора Етг. Зменшення Етг викликає згідно (13.13) збільшення напруги керування Uкер., що призведе до зменшення кута α та збільшенню тим самим напруги, яка подається на АД. Момент АД буде збільшуватися й у точці 2 зрівняється з Мс2. Таким чином, збільшення моменту навантаження призвело до невеликого зниження швидкості АД, тобто, іншими словами, його характеристики у схемі рис. 13.15, а стали жорсткими.

При зменшенні моменту навантаження Мс буде автоматично відбуватися зниження напруги на АД і тим самим підтримка його швидкості обертання на заданому рівні.

Змінюючи за допомогою потенціометра RP1 значення задавальної напруги Uз.ш можна отримати ряд механічних характеристик електропривода з відносно високою жорсткістю та необхідною перевантажувальною здатністю АД.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 527;