2. Структурная и электрическая схэмы электропривода эпб – 2.

Электропривод ЭПБ – 2 представляет собой совокупность нескольких систем управления; в его состав входят: регулятор скорости, устройство тепловой защиты двигателя, схема защиты ЭП от отсутствия сигнала тахогенератора, релейно-временной регулятор тока и др. устройства, необходимые для надежной его работы. С точки зрения понимания существа процессов в ЭП и обоснования выбора схемных и конструктивных решений следует изучить структурную схему электропривода по его основному функциональному назначению. На рис. 6 представлены подробная и упрощенная структурные схемы электропривода. На полной структурной схеме приняты следующие обозначения:

РС – регулятор скорости вала электрического двигателя (ЭД);

НО – нуль-орган;

Г – силовые ключи;

ОБ – передаточная функция обмотки статора;

СТ – сумматор тока;

ЭМ – электромеханический узел;

К_ос – коэффициент передачи канала обратной связи по скорости;

К_дт – коэффициент передачи цепи обратной связи по току;

R₁, R₂, … – резисторы;

U_з – напряжение, соответствующее заданной угловой скорости;

С₁ – конденсатор, входящий в состав регулятора скорости;

К_I – ключ;

J – момент инерции ротора;

R_Э, Т_Э – сопротивление и постоянная времени обмотки статора;

U_рс – напряжение на выходе регулятора скорости;

К_у – коэффициент передачи звена, выделенного на схеме а) пунктиром (-----)

U_зк, U_дт – напряжения на выходах тахогенератора и датчика тока;

Т_I, T_ – постоянные времени регулятора скорости;

I – ток управления.

При этом М = С_м, где С_м – постоянная момента двигателя. Сигналы обратных связей по току и угловой скорости вырабатывают безынерционный трансформаторный датчик тока и тахогенератор постоянного тока.

Изображенный на рис. 6 РС – регулятор скорости – выполнен на основе операционного усилителя КМ 551 УД1А с элементами обратной связи R₁ (27к), R₂ (10к), R₃ (3,3к), С₁ (1мк) с ключом К₁, который меняет передаточную функцию ЭП при достижении угловой скорости 0,25_max (_max = 3000 об. мин), ключ К при  > 0,25_max размыкается, снижая быстродействие ЭП. Резисторы имеют сопротивление:

R_ = 6,8к,

R_з = 2,7к,

R_iз = 8,2к.

В зоне малых скоростей ключ КI замкнут, поэтому передаточная функция РС имеет вид:

(7)

а)

б)

Рис.6 Структурная схема электропривода

а) полная; б) упрощенная.

где К_n1, T₀ – коэффициент передачи и постоянная времени РС. При больших угловых скоростях KI разомкнут, поэтому передаточная функция РС приобретает вид:

(8)

Здесь К_n2, T₀₂ – коэффициент передачи и постоянная времени РС при больших угловых скоростях. Подставив численные значения параметров в формулы (7) и (8), можно убедиться, что

3К_n2 = K_n1

T₀₂ = 3T₀₁

Заведомое снижение динамических характеристик ЭП в зоне больших скоростей предпринимается с целью уменьшения пульсации тока, вызывающий дополнительный нагрев двигателя. Отметим, что частота разомкнутой ЛАЧХ системы равна:

_с = 628, с^–1.

При переключении диапазона эта частота уменьшается более чем вдвое.

На полной структурной схеме НО – нуль-орган, а следующее за ним устройство, обозначенное – Г – релейно-временной регулятор тока. Нуль-орган – это часть электронной схемы ЭП, которая работает по принципу обнуления сигналов. Регулятор тока сравнивает сигналы заданного и действительного значений тока, поступающего от датчика тока через цепь обратной связи по току (К_qт, R_i), формирует сигналы включения и отключения силовых транзисторов (рис. 1). С помощью узла режимов ключей регулятор тока управляет транзисторами таким образом, чтобы действительная величина тока соответствовала заданной величине, поступающей на НО через резистор R_iз. Силовые транзисторы управляются логическими сигналами, т.е. всегда работают в ключевом режиме «включено – выключено». В процессе регулирования или поддержания заданного значения тока переключение транзисторов происходит в среднем с частотой 1…2 кГц, поэтому, с точки зрения динамики, контур тока является практически безынерциооным звеном.

Как уже отмечалось, в электроприводе принят следующий алгоритм управления ключами:

U_pc = U_дт – режим Р₁

• если U_дт будет расти относительно U_pc, то при малой разности режим Р0 включается через выдержку времени, а при большой – практически сразу;

• если U_дт будет уменьшаться относительно U_pc, то при малой разности U_pc–U_дт режим Р₂ включается через выдержку времени, а при большой – сразу;

• если имеет место режим Р₁, то происходит последовательное чередование ключей.