Статические характеристики электропривода
Рассмотрим две серии статических характеристик: при изменении сигнала на выходе задатчика интенсивности UЗИ и момента на валу двигателя.
Первую серию характеристик рассмотрим для двух различных фиксированных значений момента статической нагрузки: МС = 0 (кривые 1 на рис. 4.19 а) и МС = const (кривые 2).
Так как якорная цепь двигателя питается от идеального источника тока, то график тока якоря IЯ не зависит ни от величины UЗИ, ни от момента статической нагрузки.
Скорость вращения n двигателя строго пропорциональна величине напряжения UЗИ: за выполнением этого условия строго "следит" регулятор РС, в котором благодаря работе интегрального канала в установившихся режимах строго поддерживается нулевая статическая ошибка регулирования, т.е. UДС = UЗИ.
Величина магнитного потока Ф двигателя от скорости не зависит, а определяется его моментом. В частном случае при М = 0
наблюдается Ф = 0. В общем случае при М = const поток также постоянный.
Напряжение на якоре двигателя UЯ определяется общеизвестным выражением:
UЯ = EД + IЯ RЯ .
В режиме идеального холостого хода ЭДС двигателя EД = 0, так как Ф = 0. Поэтому UЯ = IЯ RЯ при любых значениях сигнала UЗИ. Когда М = const, но отлично от нуля, то ЭДС двигателя увеличивается пропорционально величине скорости, в результате по мере роста UЗИ напряжение на якоре двигателя также растет.
Во второй серии характеристик, когда увеличивается момент статической нагрузки при неизменном сигнале UЗИ, ток якоря и скорость вращения двигателя поддерживаются постоянными. Но это выполняется только тогда, когда регулятор РС не насыщен. При этом ток возбуждения двигателя и его поток изменяются пропорционально величине напряжения UРС на выходе регулятора РС. Напряжение на якоре двигателя также увеличивается, чтобы преодолеть влияние ЭДС двигателя, которая тем больше, чем больше поток двигателя.
Когда по мере увеличения момента статической нагрузки выходное напряжение регулятора РС увеличивается до уровня насыщения, поток двигателя остается постоянным, чем достигается ограничение момента двигателя допустимым значением ММ. Скорость вращения двигателя n при этом снижается до нуля (при реактивном характере момента статической нагрузки), а напряжение на якоре – до величины, равной падению напряжения IЯ RЯ на активном сопротивлении якорной обмотки двигателя.
При неизменном сигнале задания UЗИ = const момент статической нагрузки на валу двигателя плавно изменяют в диапазоне от +ММ до –ММ. Как выглядят при этом графики скорости и напряжения на якоре двигателя от момента?
В процессе плавного изменения момента статической нагрузки на валу двигателя в диапазоне от +ММ до –ММ двигатель работает в разных энергетических режимах. Назовите их все по порядку. Как на графиках (рис. 4.19 б) четко разделить эти режимы?
Настройка системы электропривода
В тиристорных электроприводах постоянного тока можно добиться очень высокого по быстродействию и точного регулирования тока якоря. В этом случае стабильность поддержания заданного значения тока якоря оказывается настолько высокой, что можно пренебречь влиянием изменения ЭДС двигателя на величину тока якоря. Это обусловлено тем, что благодаря быстрой и точной работе контура регулирования тока якоря любое изменение ЭДС двигателя вызывает соответствующее изменение ЭДС преобразователя, так что ток якоря практически сохраняется неизменным.
Считая в этом случае тиристорный преобразователь UZ1, охваченный отрицательной обратной связью по току, идеальным источником тока, составим структурную схему электропривода для выбора типа и параметров регуляторов (рис. 4.20). Получившаяся двухконтурная система регулирования имеет в точности такую же структуру, что и обычная типовая схема подчиненного регулирования (см. рис. 4.9), в которой отброшена местная обратная связь по ЭДС двигателя. Отличие же заключается только в том, что вместо звена ЯЦ, имеющего относительно небольшую по величине электромагнитную постоянную якорной цепи ТЯЦ, включено звено ОВД, учитывающее постоянной времени ТВ электромагнитную инерцию обмотки возбуждения двигателя. Так как обычно ТВ > ТЯЦ, то достижимое быстродействие КРТВ несколько ниже, чем у КРТЯ. В остальном методика расчета параметров регуляторов в обеих схемах одинакова.
Из опыта наладки тиристорных электроприводов постоянного тока быстродействие КРТЯ оценивается обычно частотой среза Я = 100...150 рад/c, а быстродействие КРТВ – В = 40...80 рад/с, т.е. динамические показатели электропривода по схеме ИТ-Д оказываются близки схеме Г-Д с тиристорным возбудителем. В рассматриваемой схеме в отличие от обычных систем электропривода с воздействием на поток двигателя коэффициенты усиления всех звеньев постоянны и не зависят от величины потока. Это существенно упрощает настройку электропривода.