9. Непрерывные системы управления электроприводом – структура с суммирующим усилителем

Функциональная схема электропривода постоянного тока по системе ТП-Д с обратной связью по скорости приведена на рис. 10.9. Уравнение механических характеристик для этой сис­темы в соответствии с будет:

где: w₀ - скорость холостого хода в замкнутой системе ре­гулирования;

βэамк - абсолютные значения жесткости механических харак­теристик в замкнутой системе управления; Ud - э.д.с. преобразователя, питающего якорную цепь двигателя.

Рис. 10.9. Функциональная схема системы ТП-Д с отрицательной обрат­ной связью по скорости

Как было показано в разделе 4.2, в системах управления с отрицательной обратной связью по скорости жесткость ft меха­нических характеристик р_замк увеличивается по сравнению с же­сткостью характеристик в разомкнутой системе в (1+К) раз, где К- коэффициент усиления разомкнутой системы. Для рассматри­ваемой схемы этот коэффициент будет

Здесь: к_у - коэффициент усиления усилителя; к_п = E_d ju_y - коэффициент усиления преобразователя; к_с = и_жс./с1) - коэффициент обратной связи по скорости; С=кФ - машинная постоянная.

Электропривод с рассматриваемой схемой управления опи­сывается следующей системой уравнений

Из этих уравнении получим выражение для механических характеристик привода в замкнутой системе

Механические характеристики и принцип их формирования в замкнутой по скорости системе управления представлена на рис.4.5. Из (10.4) следует, что для увеличения жесткости механи­ческих характеристик нужно увеличивать коэффициент усиления К, что может достигаться увеличением коэффициента усилителя

Ку.

Обычно по условиям эксплуатации технологических устано­вок и условиям коммутации на коллекторе двигателя необходимо ограничивать максимальный момент, развиваемый двигателем, на уровне (2+3)М„. С этой целью в замкнутых системах электро­привода применяется задержанная отрицательная обратная связь по току якоря, называемая токовой отсечкой. Функциональная схема электропривода постоянного тока с отрицательной обрат­ной связью по скорости и токовой отсечкой приведена на рис. 10.10. Токовая отсечка в этой схеме реализована на стабили­тронах VS1 и VS2. Уравнения цепи обратной связи по току будет:

lame - ток якоря, при превышении которого вступает в дейст­вие отрицательная обратная связь по току;

и_ест - сигнал (напряжение) отрицательной обратной связи по току.

В результате со­вместного действия отрицательных об­ратных связей по скорости и току фор­мируется механиче­ская характеристика (см. рис. 10.11), кото­рая состоит из двух участков: рабочего(1) с высокой жестко­стью и участка (2) ограничения момента. На рабочем участке, пока не действует отрицательная об­ратная связь по току, механические харак­теристики описываются уравнением (10.4). При 1_я>1_отс работа электропривода может быть описана следующими уравнениями

В результате решения этой системы уравнении относительно со получим уравнение механической характеристики для второго участка

Первые два слагаемых уравнения (10.6) определяют ско­рость идеального холостого хода механической характеристики для второго участка

Жесткость механической характеристики на втором участке будет

-З.д.с. преобразователя U_d при работе двигателя с замкнутой системой управления не остается постоянной, а изменяется в со­ответствии с уравнением

На рабочем участке механической характеристики скорость примерно постоянна. С увеличением нагрузки на валу двигателя U_d возрастает. После перехода на второй участок и дальнейшем повышении нагрузки скорость снижается до нуля, наступает режим стопорения и уменьшается до величины

Таким образом, для формирования желаемой механической характеристики преобразователь должен иметь необходимый за­пас по величине E_d в соответствии с соотношением

В этой случае жесткость верхней механической характеристики будет постоянной при всех нагрузках

вплоть до М_ош.