9. Расчёт параметров отсечки

Напряжение управления U_y, подаваемое на СИФУ, ограничивается максимально возможным значением, которое по характеристике СИФУ соответствует минимальному углу управления. По характеристике рис.6 эта величина составляет 11В.

Для ограничения входного сигнала, который может неконтролируемо расти, в схеме привода необходимо предусмотреть стабилизатор напряжения управления. Одна из возможных схем стабилизации напряжения показана на рис.8.

Рис. 8

Выходное напряжение схемы поддерживается на уровне пробивного напряжения стабилитрона VS1. Разница между входным и выходным напряжениями гасится на сопротивлении R₃. Такое ограничение при действии токовой отсечки отключает связь по скорости и обеспечивает на выходе системы сигнал управления, значительно меньший уровня задающего напряжения.

Напряжение стабилизации стабилитрона (диода) VS1 выбирается из условия:

U^В_р/К_у<=U_VSI=< U_уmax/К_у 4/0,45=8,89 = < U_VSI =< 11/0,45=24,4 (30).

Выберем стабилитрон VS1 КС524Г от 18 - 28 В

Блок токоограничения (БТО) (рис.9) состоит из трёх трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены последовательно в силовую цепь, а вторичные обмотки нагружены сопротивлениями R_l, R₂, R₃. Напряжение, пропорциональное току в силовой цепи, снимается с активных сопротивлений, выпрямляется диодами VD1-VD6, пульсации сглаживаются конденсатором С₁. Часть выпрямленного напряжения снимается с потенциометра R₄ и может быть подана на усилитель. Отсечка осуществляется стабилитроном VS2.

Рис. 10

При предельных моментах нагрузки, когда ток превышает установленную величину, на усилитель подаётся сигнал токовой отсечки, который резко уменьшает выходное напряжение преобразователя, и двигатель останавливается.

Ток нагрузки, при котором отсечка вступает в действие,

I_отс=М_п1К_д=20,87∙1,666=34,78А (31)

Ток короткого замыкания

I_кз= М_п2∙К_д=23,80∙1,666=39,65А= I_ст (32)

По регулировочным характеристикам СИФУ и преобразователя определяется напряжение на входе СИФУ, обеспечивающее при неподвижном якоре ток стопорения I_СТ, ЭДС преобразователя при этом

Е_αст= R_я∙I_ст=0,092∙39,65=3,65А (33)

По характеристике преобразователя определяется соответствующий

Е_αст=3,65 угол α_ст=88,6. По характеристике СИФУ - обеспечивающий этот угол управляющий сигнал U_уст=3А.

Коэффициент передачи токовой отсечки

К_то=(U_уmax-U_уст)/(I_ст-I_отс)=(11-3)/(39,65-34,78)=1,64 (34)

Напряжение стабилизации стабилитрона, вводящего отсечку в действие,

U_vs2= К_то∙I_отс/Ку=1,64∙34,78/0,45=126В(35)

Выберем стабилитрона VS2 КС640А от 100 - 130 В

10. Построение статических характеристик электропривода

Электромеханические характеристики привода постоянного тока с обратной связью по скорости и нелинейной отрицательной связью по току состоят из двух участков (рис.10).

Рис. 10

На первом участке в приводе действует только отрицательная обратная связь по скорости, что обеспечивает высокую жёсткость характеристики. При больших моментах включается отсечка по току и добавляется глубокая отрицательная обратная связь, которая уменьшает выходное напряжение преобразователя и снижает жёсткость характеристики, наклон на втором участке резко увеличивается.

Построение характеристик проводится на верхней и нижней границах диапазона регулирования по характерным точкам 1-4 (рис.10).

Для верхней границы диапазона регулирования точка 1 соответствует максимальной скорости ω_mах при эквивалентной нагрузке М_э, I_э ; точка 2 соответствует скорости идеального холостого хода.

ω_о^В=ω_max+∆ω_оз^В=71,209+0,0167=71,226 рад/с (36)

где ∆ω_оз^В - перепад скорости вращения в замкнутой системе:

∆ω_оз^В =R_дI_эK_д/(1+K^вK_д)=0,092∙31∙1,666/(1+170,90∙1,666)= 0,0167 (37)

Точка 3 соответствует началу действия отсечки при скорости ω_отс^В :

ω_о^В=ω_max-∆ω_оз^В=71,209 - 0,0046=71,204 (38)

где ∆ω_оnc^В - перепад скорости при возрастании тока якоря от I_Э до I_отс

∆ω_отс^В =R_д∆IK_д/(1+K^вK_д)=0,092∙(39,65-37,78)∙1,666/(1+170,90∙1,666)=

=0,0046 (39)

где ∆I=I_отс-I_э.

Точка 4 соответствует остановке двигателя при токе стопорения I_СТ.

Для нижней границы диапазона регулирования точка 1 соответствует максимальной скорости ω_min при эквивалентной нагрузке М_э, I_э ; точка 2 соответствует скорости идеального холостого хода.

ω_о^Н=ω_mшт+∆ω_оз^Н= (36’)

где ∆ω_оз^Н - перепад скорости вращения в замкнутой системе:

∆ω_оз^Н =R_дI_эK_д/(1+K^вK_д) (37’)

Точка 3 соответствует началу действия отсечки при скорости ω_отс^В :

ω_о^В=ω_max-∆ω_оз^В= (38’)

где ∆ω_оnc^В - перепад скорости при возрастании тока якоря от I_Э до I_отс

∆ω_отс^В =R_д∆IK_д/(1+K^вK_д) (39’)

где ∆I=I_отс-I_э.

Точка 4 соответствует остановке двигателя при токе стопорения I_СТ.