4.5. Статические механические характеристики электропривода с однократной сар скорости

Статические характеристики, как частный случай динамических можно получить из операторных уравнений реакций САР

;

.

Приравнивая в записанных выражениях р = 0, получим

;

,

где - установившееся значение скорости, соответствующее;

- фактическое значение установившейся скорости;

_-установившееся значение момента нагрузки;

- установившееся значение момента двигателя.

С учетом записанных ранее выражений передаточных функций (4.28) – (4.31) получим:

; (4.32)

.

Первая формула есть не что иное, как выражение статической механической характеристики электропривода с однократной САР. Вторая формула подтверждает, что в установившемся режиме электромагнитный момент двигателя полностью уравновешивает момент статического сопротивления.

Обычно уравнение статической характеристики представляется в виде:

.

Отсюда следует, что скорость идеального холостого хода электропривода с однократной САР скорости

это есть установившаяся реакция системы на задающее воздействие. Также можно утверждать, что установившееся падение скорости

есть не что иное, как установившаяся реакция системы на возмущение.

Рис. 4.19. Статические механические характеристики электропривода

с однократной САР скорости

Жесткость механической характеристики однозначно определяется соотношением параметров .

Чем больше k, тем мягче механическая характеристика и наоборот. Отсюда следует, что электропривод с однократной САР скорости при относительно большом моменте инерции механической системы имеет жесткую механическую характеристику, и наоборот, малоинерционный электропривод обладает более мягкой механической характеристикой.

Практически на жесткость механической характеристики можно влиять лишь путем соответствующего выбора некомпенсируемой постоянной времени Т_μ , от которой зависит величина Т_ω = 4Т_μ. При этом малые Т_μ обеспечивают быстрые переходные процессы и жесткие механические характеристики. И наоборот, выбор больших значений Т_μ обеспечивает медленные переходные процессы и более мягкие механические характеристики. Таким образом, некомпенсируемая постоянная времени оказывает влияние не только на динамические, но и на статические характеристики электропривода и поэтому является важным инструментом при выполнении технологических требований, предъявляемых к электроприводу.

В заключении сопоставим характеристики электропривода с замкнутой САР скорости и характеристики электропривода без обратных связей. Из анализа математической модели силовой части электропривода следует, что при отсутствии обратных связей и регуляторов механическая характеристика имеет вид :

,

где электромеханическая постоянная времени электропривода.

Сопоставим полученную формулу с формулой механической характеристики замкнутой системы электропривода (4.32).

Скорость идеального холостого хода электропривода без регуляторов определяется управляющими воздействиями на входе преобразователя и зависит от параметров k_п и φ. В замкнутой системе данные параметры не влияют на скорость холостого хода. Жесткость механической характеристики разомкнутой системы определяется соотношением Т_м /Т_j , а жесткость характеристики замкнутой системы - соотношением T_ω/T_j . Отсюда (см. рис. 4.19, б) соотношение жесткостей механических характеристик разомкнутой и замкнутой систем определяется соотношением величин Т_м с одной стороны и Т_ω с другой.

Из этого следует, что если величина Т_ω = Т_м , то жесткость характеристики электропривода с замкнутой однократной САР скорости окажется такой же, как и электропривода без регуляторов (характеристика 1).

Если Т_ω < Т_{м ,} то жесткость характеристики замнутой системы выше по сравнению с разомкнутой системой (характеристика 2).

Если Т_ω > Т_м , то характеристика будет более мягкой в замкнутой системе (характеристика 3).

На основании выше изложенного можно констатировать:

1) Однократные САР скорости обладают астатизмом первого порядка по задающему воздействию и астатизмом нулевого порядка но возмущающему воздействию.

2) Некомпенсируемая постоянная времени САР оказывает существенное влияние как на динамические, так и на статические характеристики электропривода.

3) Типовая методика синтеза однократных САР скорости в общем случае не гарантирует повышения жесткости статических механических характеристик электропривода в сравнении с характеристиками электропривода без регуляторов. Она гарантирует лишь вид и количественные характеристики переходных процессов при реакции на управление и частично - при реакции на возмущение.

4) Количественные показатели реакции САР скорости на возмущение зависят от соотношения параметров силовой и управляющей частей электропривода. Поэтому эти показатели могут в определенных пределах корректироваться за счет изменения параметров управляющей части.

5) В тех случаях, когда жесткость механических характеристик однократных САР не удовлетворяет требованиям к электроприводу и путем варьирования величиной Т_μ не удается обеспечить требуемые показатели стабилизации скорости, то необходимо переходить к другим принципиальным и структурным решениям.

Среди них следует отметить комбинированные САР скорости, сочетающие регулирование по отклонению и по возмущению. Однако для функционирования таких САР требуется измерение возмущающего воздействия, т.е. момента сопротивления на валу двигателя, что представляет определенные технические трудности. Поэтому комбинированные САР получили ограниченное применение на практике. Более широкое распространение получил другой вариант решения проблемы, использующий так называемые двукратные САР скорости.