2. Анализ электропривода с помощью ппп. Моделирование системы электропривода с дпт
Основным средством приведения в движение рабочих машин является электрический двигатель, а, следовательно, основным типом привода служит электрический привод или электропривод (ЭП) [1, 4]. Наиболее широко используют системы автоматизированного электропривода (АЭП). Современные АЭП выполняют в виде замкнутых систем автоматического управления.
Основными управляемыми параметрами (координатами) электропривода принято считать частоту вращения, ток, момент, точность позиционирования (положение).
В качестве примера, рассмотрим электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТНВ). Упрощенная электрическая схема системы управляемого ЭП постоянного тока с двигателем независимого возбуждения, включенного по системе «генератор двигатель» дана на рисунке 2. Якорь двигателя М непосредственно подсоединяют к якорю генератора G. Генератор G приводится в движение приводным (гонным) двигателем (на рисунке не показан). В промышленных условиях при наличии сети переменного тока в качестве приводного двигателя используют асинхронный короткозамкнутый двигатель. В автономных установках в качестве приводного двигателя используют двигатель внутреннего сгорания, паровую или газовую турбины и т. п. Регулируемой координатой является частота вращения д двигателя М. Регулирование угловой скорости осуществляют изменением напряжения Uя на якоре двигателя. Сигнал по скорости д измеряют тахогенератором BR, и в виде сигнала обратной связи Uос он поступает на вход управляющего устройства или регулятора, где сравнивается с сигналом задания Uзд, который формирует задатчик частоты вращения RР. На выходе узла сравнения определяют сигнал ошибки Uε = Uзд – Uос, который поступает на операционный усилитель, охваченный обратной связью из R и C элементов. Регулятор формирует управляющее воздействие Uу по определенному закону, которое поступает на усилитель мощности УМ, при этом изменяется напряжение Uв. на обмотке возбуждения генератора и в итоге изменяет напряжение на обмотке якоря двигателя, что в свою очередь приводит к изменению скорости вращения. К примеру, под действием нагрузки (возмущений) д начинает снижаться, это приводит к уменьшению сигнала обратной связи по скорости Uос, а сигнал ошибки будет увеличиваться Uε = Uзд – Uос. При этом повышается напряжение на выходе регулятора Uу, на выходе УМ Uв и на якоре двигателя Uя, что приведет д к заданному значению.
Рисунок 2 - Упрощенная принципиальная схема ЭП ДПТНВ с регулятором по скорости
RP - устройство сравнения, Р - регулятор, УМ - усилитель мощности, ОBG-обмотка
возбуждения генератора, G - генератор, М - двигатель, ОВМ - обмотка
возбуждения двигателя, BR – тахогенератор
Для регулирования параметров ЭП используют типовые законы регулирования: П–закон (пропорциональный), И–закон (интегральный), ПИ–закон (пропорционально интегральный), ПИД–закон (пропорциональный интегрально дифференциальный), А–закон (апериодический). Схемы П и ПИ регуляторов приведены на рисунке 3.
Включить выбранный регулятор в систему управляемого ЭП и привести полученную схему в отчете.
Рисунок 3 - Схема П и ПИ регуляторов, DA - операционный усилитель
По принципиальной схеме системы автоматизированного ЭП с ДПТНВ необходимо составить структурную схему (рисунок 4). В структурной схеме каждый элемент электропривода представлен передаточной функцией (ПФ) Wi(s), где s – аргумент преобразования Лапласа.
Рисунок 4 - Структурная схема электропривода с ДПТНВ