2. Регулирование (ограничение) тока и момента двигателя постоян­ного тока с помощью нелинейной отрицательной обратной связи по току

В качестве датчика тока в этой системе ЭП ис­пользуется шунт с сопротивлением R падение напряжения на ко­тором пропорционально току якоря ). В результате сигнал обрат­ной связи по току

U_от = βI;

где β - коэффициент обратной связи по току, Ом.

Отметим, что в качестве резистора R часто используется обмотка дополнительных полюсов или компенсационная обмотка двигателя.

Сигнал обратной связи U поступает на узел токоограничения УТО, называемый также узлом токовой отсечки, вместе с сигналом задания тока £/_зт, определяющим уровень тока отсечки /_отс, с кото­рого начинается регулирование (ограничение) тока.

Работа УТО в соответствии с его характеристикой U_ot(I) (см. рис. 11.24, а) происходит следующим образом. При токе в яко­ре меньше заданного тока отсечки, т.е. пока I < I_отс , сигнал обрат­ной связи на выходе УТО равен нулю. Другими словами, ЭП в ди­апазоне тока якоря от 0 до I_отс является разомкнутым и имеет ха­рактеристики, изображенные на рис. 11.24, б в зоне I. При I > I_отс на выходе УТО появляется сигнал отрицательной обратной связи U_от = βI, ЭП становится замкнутым и начинает работать в соот­ветствии с характеристиками в зоне II. Для пояснения вида харак­теристик ЭП в этой зоне запишем выражение для сигнала рассог­ласования:

U_вх = U_зс – βI;

Из (11.13) видно, что при увеличении тока I сигнал U_вх уменьша­ется, что в соответствии с (11.6) и (11.7) вызывает уменьшение сигна­лов U_y и Е_п. При этом уменьшается напряжение на двигателе U и соответственно снижается ток в якоре двигателя. Характеристики двигателя становятся крутопадающими (мягкими), что и отражает эффект регулирования (ограничения) тока и соответственно момен­та. При увеличении коэффициента усиления системы характерис­тики в зоне II все ближе приближаются к вертикальным линиям. Уровень ограничения тока определяется задающим сигналом (уставкой) U_зт . Ток при нулевой скорости двигателя называется то­ком стопорения I стоп.

3. Замкнутая схема электрического привода с двигателями посто­янного тока с обратными связями по скорости и току

Для получения жестких характеристик ЭП, необходимых для регулирования ско­рости, и мягких характеристик, требуемых для ограничения тока и момента, т. е. при регулировании двух координат, применяются со­ответствующие обратные связи. В схеме ЭП с нелинейными обрат­ными связями по скорости и току (рис. 11.25, а) для обеспечения не­линейности цепей обратных связей используются узел токоограни­чения УТО и узел ограничения скорости УСО, характеристики ко­торых показаны внутри соответствующих условных изображений. Приведенная схема соответствует схеме с общим усилителем и не­линейными обратными связями (см. рис. 11.3), которые определя­ют разделение области механических характеристик (см.рис. 11.25, 6) на три зоны - 1,11 и. III.

В зоне Iв диапазоне токов от 0 до I действует только обратная связь по скорости, обеспечивая жесткие характеристики ЭП. В зоне

II при I > I_отс вступает в действие обратная связь по току и харак­теристики становятся мягче. При дальнейшем увеличении тока и падении скорости ниже скорости отсечки ω_отс перестает действовать обратная связь по скорости, а за счет действия связи по току харак­теристики становятся еще мягче (зона III), т.е. обеспечивается тре­буемое ограничение тока и момента.

После формирования требуемых статических характеристик в замкнутом ЭП, построенном по схеме с общим усилителем, может оказаться, что его динамические характеристики неприемлемы -движение в переходных процессах или оказывается неустойчивым, или характеризуется перерегулированием и колебаниями, или име­ет значительное время протекания. В этих случаях требуется кор­рекция законов управления ЭП.

Сущность коррекции динамических характеристик ЭП заклю­чается в том, что в его схему включаются дополнительные (коррек­тирующие) устройства, позволяющие нужным образом изменять эти характеристики. Определение схемы (структуры), параметров и места включения корректирующих устройств, или, как говорят, их синтез, производится по заданным критериям качества переходных процессов методами, разработанными в теории автоматического регулирования и ЭП [6, 9]. Не останавливаясь на описании этих методов и схем используемых корректирующих устройств, отметим, что цель коррекции состоит в получении и использовании в схеме ЭП дополнительных сигналов управления, пропорциональных про­изводным и интегралам от основных сигналов. Другими словами, коррекция динамических характеристик ЭП предусматривает ис­пользование дополнительных гибких обратных связей. Эти связи по принципу своего действия проявляют себя только в переходных процессах, участвуя в формировании заданных динамических ха­рактеристик ЭП и не изменяя в то же время полученные с помощью жестких (постоянно действующих) обратных связей статические характеристики.