01_Абрамкин_ЭМЭиС_2019

регулирования скорости вращения применяют асинхронно-вентильные каскады. В них с помощью выпрямителя и инвертора возвращается в сеть энергия

Рис. 3.12. Структурная схема СУ АД с управлением c помощью ключа SA

Пример. Система управления с воздействием на добавочное сопротивление в цепи ротора АД с помощью ключа SA, управляемого методом широтно-импульс- ной модуляции (рис. 3.12). На рисунке приняты следующие обозначения: uзд – заданное напряжение; ЗИ – задатчик интенсивности; БУ – блок управления; R1, R2, R3, R4 – резисторы; Rо.с1, Rо.с2 – резисторы в цепях обратной связи; Rдоб – добавочный резистор в цепи ротора; DA1, DA2 – операционные усилители; РС – регулятор скорости; РТ – регулятор тока; C1, C2 – конденсаторы; L – катушка индуктивности с ферритовым магнитопроводом; VD1…VD6 – диоды; VD7 – двуханодный стабилитрон; BR – тахогенератор; M – двигатель.

60

ключа с периодом коммутации Tк.

Изменение γ формирует у АД искусственные механические характеристики. Их рабочие участки непрерывно заполняют область между граничными кривыми с длительностями γ = 0 и γ = 1 (рис. 3.13, а). Это область регулирования скорости ЭП при управлении ключом SA.

Известно, что вращающий момент АД при постоянном магнитном потоке определяется силой тока ротора. При электропитании от сети потокосцепление ротора в пределах номинальной нагрузки практически не изменяется. Таким образом, регулирование тока ротора эквивалентно регулированию момента, что аналогично регулированию тока якоря в нескомпенсированных ДПТ НВ. Значит, СУ скоростью вращения можно синтезировать аналогично СУ ДПТ НВ, например, с подчиненным контуром регулирования тока ротора (рис. 3.12).

При использовании ПИ-регулятора в контуре регулирования тока ротора (момента) статические характеристики этого контура становятся аналогичны характеристикам СУ на рис. 3.10. В то же время динамические характеристики существенно различаются. Динамика ЭП различна при разных нагрузках. Это обусловлено тем, что РТ невозможно настроить на определенный режим из-за нелинейности функции I2 = f(γ).

В СУ на рис. 3.12 в контуре регулирования скорости вращения используется ПИ-регулятор с насыщением. Он реализуется с помощью VD7, блокиру-

61

ющего цепь обратной связи DA1. В связи с этим статические механические характеристики ЭП абсолютно жесткие. Они ограничены максимальным пусковым моментом АД Mп (рис. 3.13, б).

Рис. 3.14. Структурная схема СУ АД с управлением с помощью симметричных тиристоров

Рис. 3.15. Механические характеристики АД:

а – при максимальном и минимальном напряжениях статора; б – при использовании ПИ-регулятора скорости

62

Настройка РС на определенные динамические показатели здесь также невозможна вследствие нелинейности механических характеристик.

Регулировать скорость вращения АД в широком диапазоне возможно посредством широтно-импульсного регулирования напряжения статора при смягчении механических характеристик включением добавочного сопротивления. На рис. 3.14 показана структурная схема СУ с симметричными тиристорами VS1…VS3 в линейных шинах питания. Они управляются фазовым сдвигом импульсов.

Система управления АД на рис. 3.14 выполнена двухконтурной. В ней применяется блок ограничения БО сигнала РС. Область регулирования СУ ограничена механическими характеристиками при максимальном и минимальном напряжениях статора. Также она ограничена линией максимально допустимой мощности Pmax (рис. 3.15, а). Отметим, что при использовании ПИ-регулятора скорости статические механические характеристики в области регулирования абсолютно жесткие (рис. 3.15, б).

Динамика ЭП при разных нагрузках и скоростях вращения различна изза нелинейности механических и регулировочных характеристик.

Контрольные вопросы

1.Приведите уравнение механической характеристики ДПТ НВ с отрицательной обратной связью по скорости вращения.

2.Нарисуйте схему СУ ДПТ НВ с отрицательной обратной связью по скорости вращения и ее механические характеристики.

3.Опишите работу СУ ДПТ НВ с отрицательной обратной связью по току

якоря.

4.Опишите работу СУ ДПТ НВ с отрицательной обратной связью по скорости вращения.

5.Нарисуйте структурную схему ЭП ПТ с экскаваторной механической характеристикой.

6.Как осуществляется регулирование координат в системах подчиненного регулирования?

7.Приведите расчет при настройке регулятора на технический оптимум.

8.Приведите расчет при настройке регулятора на симметричный оптимум.

63