4.6.2. Система управления электроприводом
4.6.2.1. Регулятор скорости, регулятор тока
Для управления скоростью и током двигателя установлены последовательно включенные суммирующие операционные усилители постоянного тока, замкнутые обратными связями: регулятор скорости РС (на базе операционного усилителя А8) и регулятор тока РТ (на базе ОУ А9).
Регулятор тока входит во внутренний контур тока, регулятор скорости – во внешний контур скорости, при этом контур тока управляется выходным сигналом РС, то есть внутренний контур подчинен внешнему контуру. В то же время параметры внутреннего контура учитываются при оптимизации внешнего контура; таким образом, оба контура находятся во взаимодействии.
Оба регулятора имеют большой коэффициент усиления и охвачены гибкой отрицательной обратной связью (цепочки RC), то есть являются пропорционально-интегральными (ПИ - регуляторами); передаточные функции регуляторов:
,
где Кр
– коэффициент усиления регулятора,
;
Тр
– постоянная времени регулятора,
.
С помощью регуляторов компенсируют большие постоянные времени электропривода (электромеханическую и электромагнитную), что способствует ускорению переходных процессов. Применяя оптимальную настройку контуров, например, на технический оптимум, в системе подчиненного регулирования получают благоприятные переходные процессы: перерегулирование (превышение регулируемой величины над ее установившимся значением ) не более 4–10 %, время переходного процесса около 0,04-0,1 с.
Ограничивая выходные сигналы регуляторов, ограничивают регулируемые величины; на стенде ограничение напряжения на выходе РС приводит к ограничению тока якоря в переходных режимах.
В системе подчиненного регулирования возможно раздельное регулирование переменных, раздельная настройка контуров и коррекция переходных процессов в каждом контуре - все это существенно упрощает расчет и наладку электропривода.
При соединении перемычками гнезд М3-М4 и М5-М6 реализуется пропорциональные регуляторы скорости и тока (П - регуляторы).
Контакты ON замыкаются при срабатывании защит, блокируя РС и РТ.
На первый вход РС с задатчика скорости (потенциометра R1) подается задающее напряжение, пропорциональное установившейся скорости вращения, переключателем S1 задается направление вращения.
На второй вход РС поступает напряжение отрицательной обратной связи по скорости от тахогенератора BR через корректирующую цепочку (содержащую точку 168), которая снижает перерегулирование и колебательность переходного процесса, кроме того, на второй вход РС поступает сигнал с выхода устройства зависимого токоограничения (УЗТ), ограничивающего ток якоря в функции скорости в соответствии с коммутационной характеристикой Iдоп=f() двигателя (через цепь, содержащую т. 170).
Регулятор скорости является адаптивным (самонастраивающимся), автоматически увеличивающим коэффициент усиления Крс и уменьшающим постоянную времени Трс при соизмеримости напряжений задания скорости и обратной связи по скорости на малых скоростях установившихся режимов, когда наиболее вероятны прерывистые токи, ухудшающие динамические характеристики привода. Адаптивное устройство (АУ) регулятора скорости корректирует значение Крс и Трс, улучшая динамику привода.
Выходной сигнал РС, поступающий на вход РТ, является задающим для последнего; на второй вход РТ поступает сигнал отрицательной обратной связи по току якоря, снимаемый с шунта RS в цепи якоря двигателя М1 и передаваемый на вход РТ через дифференциальный усилитель А11.
Выходной сигнал РТ через усилитель А10 и переключатель характеристик ПХ (не показан на лицевой панели стенда) поступает на вход нуль-органа СИФУ в виде отрицательного напряжения управления Uу независимо от знака выходного сигнала РТ (т. 140).