2. Система автоматичного регулювання кутової швидкості з жорстким негативним зворотним зв'язком по кутовій швидкості двигуна

Принцип дії жорсткого зворотного зв'язку по кутовій швидкості (Рисунок.2, а) полягає в наступному. Із зростанням навантаження на валу двигуна зменшується його кутова швидкість і знижується сигнал з тахогенератора GT, що знаходиться на одному валу з двигуном М; напруга, що знімається з якоря тахогенератора, пропорційно кутової швидкості двигуна. Оскільки задаючий сигнал залишається при цьому постійним, то сигнал на вході підсилювача У при пониженні кутової швидкості зростає, отже, зростає ЕРС перетворювача П, що автоматично приводить до компенсації падіння кутової швидкості приводу.

Складемо для схеми на Рисунок.3, а систему рівнянь:

(4)

тут Uзс задаюча напруга в системі із зворотним зв'язком по швидкості;

— коефіцієнт передачі зворотного зв'язку по швидкості.

Вся решта позначень така ж, як і для розглянутих вище схем.

Після відповідних перетворень отримаємо рівняння для механічної характеристики в замкнутій системі регулювання:

(5)

коефіцієнт передачі (посилення) всієї системи; RЯ =RП +RД

При постійному коефіцієнті передачі к механічні характеристики двигуна лінійні.

Видно, що, як і в попередніх випадках, перший член правої частини

рівняння (5) визначає кутову швидкість ідеального холостого ходу двигуна, а другий член — падіння кутової швидкості, обумовлене зміною моменту навантаження. В даній системі аналогічно першому розглянутому випадку задаюча напруга в замкнутій системі вище чим в розімкненій.

Рис 2. Структурна схема системи автоматичного регулювання кутової швидкості з жорстким негативним зворотним зв'язком по кутовій швидкості (а) і характеристики двигуна (б).

Статизм в цій системі регулювання визначиться по формулі (при М = Мном)

(6)

З (6) витікає, що статнзм може бути скільки завгодно малим із зростанням коефіцієнта передачі всієї системи. Тому в системі з негативним зворотним зв'язком по швидкості можна при великому коефіцієнті передачі отримати значний діапазон регулювання. На мал.2.б приведені: гранична характеристика 1 при k- оо, характеристики 2, 2' при кінцевому значенні коефіцієнта передачі (посилення) системи і характеристика двигуна в розімкненій системі 3.

Застосування комбінованих зворотних зв'язків розширює можливості електричного приводу відносно діапазону регулювання, наприклад можливо поєднання жорстких негативному зворотному зв'язку по напрузі з позитивною по струму або негативному зворотному зв'язку по кутовій швидкості з позитивною по струму. Подібного ж вигляду зворотні зв'язки можуть бути застосований в системах приводу змінного струму.

Як перетворювач П в розглянутих системах можуть бути використані різні пристрої: асинхронний двигун — генератор, керований випрямляч, магнітний підсилювач, широтно-імпульсний перетворювач і т.п.

Слід зазначити, що збільшення коефіцієнта посилення в розглянутих системах обмежено їх динамічною стійкістю і чутливістю до перешкод. При великих коефіцієнтах посилення доводиться вводити додаткові коректуючі пристрої, або стабілізуючі зворотні зв'язки (звичайно гнучкі негативні), які роблять систему стійкої і забезпечують бажану якість (час процесу, перерегулювання, коливальна процесу) перехідних процесів в системі (зміна завдання по швидкості, сброс—наброс навантаження і т. п.). Обмеження на коефіцієнт посилення системи зумовлює і обмеження на діапазон регулювання. Так, для системи із зворотним зв'язком по швидкості, володіючою якнайкращою стабільністю при всіх можливих обуреннях (зміна потоку двигуна, навантаження, температури обмоток, напруги сіті і т. п.) серед розглянутих систем, найбільший діапазон регулювання складає близько 2000:1.

Лекція

1.Автоматичне регулювання моменту електроприводу в системі перетворювач — двигун

2. Автоматичне регулювання швидкості і моменту в системі джерело струму — двигун

Для автоматичного регулювання моменту приводу постійного струму незалежного збудження може бути використаний так званий нелінійний жорсткий негативний зворотний зв'язок по струму, або зв'язок з відсіченням.

Спрощена принципова схема, в якій разом з жорстким негативним зворотним зв'язком по кутовій швидкості є ще жорсткий негативний зворотний зв'язок по струму з відсіченням, показана на рис.1

Рис 1, Принципова схема системи автоматичного регулювання кутової швидкості з жорстким негативним зворотним зв'язком по швидкості і жорстким негативним зворотним зв'язком по струму з відсіченням.

Рис2. Механічні характеристики двигуна, що працює в системі з негативними зворотними зв'язками по кутовій швидкості і по струму з відсіченням.

Негативний зворотній звязок по швидкості діє на першій ділянці характеристики двигуна (Рис 2), коли струм навантаження не досягає струму відсікання (I≤Iвід) і на другому — при (I ≥Iвід)

Негативний зворотний зв'язок по струму з відсіченням починає діяти тоді, коли струм якоря двигуна перевищує струм відсічення. Вступаючи в дію, цей зворотний зв'язок дозволяє системі забезпечувати з визначеною

точністю підтримка постійності струму або моменту.

(при Ф=const).

На схемі.1 перетворювач П (наприклад, магнітний або електромашинний підсилювач або тиристорний випрямляч з проміжним магнітним підсилювачем) має дві обмотки управління: одна ОУ1, сигнал управління якої пропорційний різниці задаючого сигналу U3, що знімається з потенціометра П1, і сигналу негативного зворотного зв'язку по швидкості U,,с знімається з тахогенератора GT, і інша обмотка ОУ2, включена через діод V на різницю опорної напруги Uоп що знімається з потенціометра П2, і падіння напруги на шунті Rш пропорційного струму якоря двигуна М. Різниця цих напруг при протіканні струму I >Iотс створює в МРС FT, направлену на зустріч МДС Fу, . При струмах, менших струму відсічення, в обмотці ОУ2 струм не протікає (через діод V і відповідним чином підібраного значення опорної напруги) і система працює тільки із зворотним зв'язком по швидкості відповідно характеристикам на ділянках або (рис 2). , відповідаючим різним задаючим напругам, що знімаються з потенціометра П1. У міру збільшення струму навантаження кутова швидкість двигуна падає, зменшується напруга зворотного зв'язку U0.c зростає напруга на обмотці ОУ1, рівне і зростає ЕРС перетворювача, частково компенсуючи падіння кутової швидкості.

При струмах, більших струму відсічення, з'являється напруга на обмотці ОУ2. Ця напруга викликає розмагнічуючий сигнал, і результуюча МДС падає ( ), приводячи до різкого падіння ЕРС перетворювача і кутової швидкості двигуна. При нерухомому стані двигуна в його якірному ланцюзі протікає струм стопоріння Іст а результуюча ЕРС перетворювача рівна сумі стопорного струму на опір якірного ланцюга перетворювач — двигун.

Змінюючи UОП можна міняти струм, при якому вступає в дію негативний зворотний зв'язок по струму, отже, змінювати граничний момент.