4.5. Электропривод постоянного тока по схеме "источник тока - двигатель" Функциональная схема электропривода

В двигателе постоянного тока электромагнитный момент (все величины представлены в долях от их номинальных значений)

М = I_Я Ф.

Обычно регулируют момент двигателя воздействием на якорь двигателя при Ф = const, тогда величина момента пропорциональна величине тока якоря I_Я. Но можно поступить иначе: поддерживать I_Я = const, а величину момента регулировать пропорционально потоку двигателя Ф, воздействуя на обмотку возбуждения. При этом обеспечивается плавность и непрерывность регулирования во всем диапазоне изменения момента.

Математически оба способа формирования момента равноценны. Техническая же реализация каждого из них приводит к различным схемным решениям: в первом случае для получения реверса момента двигателя требуется двухкомплектный преобразователь в якорной цепи, во втором же случае достаточно иметь однокомплектный преобразователь, что значительно удешевляет схему электропривода и повышает её надежность. Правда, во втором случае необходим реверсивный тиристорный возбудитель, но затраты на него существенно меньше, чем на якорный преобразователь.

Поэтому, когда хотят уменьшить габариты вентильного преобразователя в реверсивном электроприводе постоянного тока, применяют схему регулирования скорости с воздействием на поток двигателя и питанием якорной цепи от источника тока (рис. 4.18). Якорь двигателя М подключен к нереверсивному тиристорному преобразователю ТП UZ1. Этот преобразователь работает в режиме источника тока, для чего выполнен контур регулирования тока якоря К_РТЯ, содержащий регулятор тока якоря РТЯ АА1 и датчик тока якоря ДТЯ UA1. Величина поддерживаемого тока якоря пропорциональна сигналу задания тока U_ЗТ на входе РТЯ.

Обмотка возбуждения двигателя LM подключена к реверсивному тиристорному возбудителю ТВ UZ2, управление которым производится с помощью двухконтурной системы регулирования скорости, выполненной по подчиненному принципу. Внутренним контуром регулирования является контур регулирования тока возбуждения КРТВ, содержащий регулятор тока возбуждения РТВ АА2 и датчик тока возбуждения ДТВ UA2. Внешний контур регулирования скорости КРС, кроме КРТВ, содержит регулятор скорости РС AR и датчик скорости ДС UR, подключенный на выход тахогенератора BR. Регулятор РС выполнен с зоной насыщения, соответствующей максимальному току возбуждения двигателя.

Заданное значение скорости вращения двигателя устанавливается задатчиком интенсивности ЗИ AJ1.

В исходном состоянии схемы, когда U_ВХ = 0, равны нулю и напряжения на выходах регуляторов РС, РТВ и возбудителя ТВ. Поэтому равны нулю ток возбуждения и магнитный поток двигателя, а, следовательно, электромагнитный момент двигателя. Двигатель неподвижен.

При разгоне электропривода происходит плавное увеличение напряжения на выходе задатчика ЗИ, что приводит к появлению напряжений на выходах РС, РТВ и ТВ. Это вызывает увеличение потока Ф двигателя и появление момента; в результате чего двигатель разгоняется.

В установившемся режиме скорость вращения n пропорциональна величине напряжения на выходе задатчика интенсивности, так как в контуре регулирования скорости с ПИ-регулятором РС в установившемся режиме обязательно выполняется U_ЗИ = U_ДС. При этом ток якоря I_Я и поток двигателя Ф не зависят от величины скорости.

При приложении момента статической нагрузки сначала происходит снижение скорости и соответствующего ей напряжения на выходе датчика скорости ДС, это вызывает увеличение разницы напряжений ЗИ и ДС (ошибки в контуре регулирования скорости), что приводит к росту напряжений на выходах РС, РТВ и ТВ и увеличению момента двигателя. Когда переходный процесс закончится, то величина напряжения на выходе РС и соответствующего ему магнитного потока двигателя установятся такими, чтобы уравновесить приложенный внешний момент статической нагрузки и восстановить скорость. При этом будет выполняться U_ЗИ = U_ДС, т.е. скорость нагруженного электропривода установится такой же, какой была задана в режиме холостого хода. Это обусловлено тем, что регулятор РС, содержащий И-канал, может иметь постоянное напряжение у себя на выходе только при условии равенства нулю результирующего сигнала на входе (т.е. при U_ЗИ = U_ДС).