4.4. Система управления с отрицательной обратной связью по напряжению

Такой тип ООС применяется при небольшом диапазоне регулирования и невысоких требованиях к жесткости механических характеристик привода, а установка тахогенератора по каким-либо причинам нежелательна или невозможна. Обратная связь осуществляется подачей части напряжения двигателя на вход системы управления с делителя напряжения, подключенного на зажимы двигателя. Действие цепи токовой отсечки будет рассмотрено далее.

Для рассматриваемой системы при работе в режиме стабилизации скорости справедливы следующие соотношения:

(4.16)

где – активное сопротивление до зажимов подключения обратной связи по напряжению.

Структурная схема СУЭП показана на рис. 4.3. Особенностью данной структуры является определение напряжения двигателя для реализации цепи обратной связи. Напряжение можно определить (4.16) по третьему или четвертому уравнению. Запишем уравнение с учетом ЭДС самоиндукции:

. (4.17)

Уравнение электромеханической характеристики системы ТП – Д с обратной отрицательной связью по напряжению двигателя согласно уравнений (4.16) имеет вид

, (4.18)

где – перепад скорости на естественной характеристике, с^–1; – перепад скорости в результате падения напряжения на сопротивлении преобразователя R_п, с^–1; – перепад скорости в замкнутой системе, с^–1; – угловая скорость идеального холостого хода двигателя в замкнутой системе, с^–1.

Из уравнения (4.18) следует, что

, (4.19)

где – определяется по (4.3), (4.4).

Рис. 4.3. Структурная схема СУЭП с ООС по напряжению двигателя

Уравнение электромеханической характеристики (4.18) можно записать в следующем виде:

; (4.20)

. (4.21)

Требуемый коэффициент усиления замкнутой системы можно определить из уравнения (4.19) или (4.21):

, (4.22)

где – перепад скорости на электромеханической характеристике в результате падения напряжения на сопротивлении преобразователя R_п при изменении нагрузки от 0 до номинального значения, с^–1.

Из уравнения (4.22) требуемый коэффициент усиления замкнутой системы можно выразить через статизм системы:

, (4.23)

где – статизм в разомкнутой системе; – статизм на естественной характеристике; – статизм в замкнутой системе на нижней характеристике.

Величина коэффициента обратной связи по напряжению может находится в пределах от 0 до единицы [4]. Практически выбирается в диапазоне значений 0,85–0,95, а требуемый коэффициент обеспечивается за счет выбора соответствующего коэффициента усиления усилителя согласно формул (4.22) или (4.23):

. (4.24)

После расчета коэффициента усиления K_у следует проверить, обеспечивается ли верхний предел диапазона регулирования при максимально возможном напряжении задания U_{зад mах} (10 В для УБСР – АИ):

. (4.25)

Если условие (4.25) не выполняется, то необходимо уменьшить величину K_н (или увеличить ) и повторить расчет вновь.

Согласно уравнению (4.18) обратная отрицательная связь по напряжению обеспечивает стабилизацию напряжения на выходе преобразователя, компенсируя падение напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя, поэтому характеристики лежат между характеристикой разомкнутой системы и естественной характеристикой двигателя.