9.5. Регуляторы

Электрический силовой канал регулируемых электроприводов состоит из двигателя и полупроводникового преобразователя, питающего двигатель. Регулирование развиваемого двигателем момента и его скорости производится изменением параметров преобразованной электрической энергии: напряжения, тока, частоты. В главах 5 и 6 были рассмотрены основные системы регулируемого электропривода постоянного и переменного тока. Для управления этими параметрами необходимы регуляторы тока, скорости положения и др., которые вырабатывают сигналы управления преобразователем, обеспечивающие заданное изменение контролируемых параметров в установившихся и переходных режимах.

Техническая реализация управляющих устройств, в том числе регуляторов, достаточно разнообразна. Можно выделить две основные ветви: аналоговые устройства регулирования и дискретные или цифровые устройства. Находят также применение цифро-аналоговые системы регуляторов.

Цифровые системы регулирования в настоящее время реализуются на базе микропроцессорной техники. В данном параграфе рассмотрены регуляторы для аналоговых систем регулирования электроприводов.

Такие регуляторы – это электронные усилители, реализующие требуемую по условиям регулирования передаточную функцию

,

где: U_вых – выходной аналоговый сигнал регулятора;

U_вх – входной аналоговый сигнал регулятора.

В соответствии с передаточной функцией регулятора будет происходить изменение во времени выходного сигнала регулятора. Переходная характеристика регулятора – это зависимость при подаче на его вход ступенчатого единичного сигналаU_вх=1.

Промышленностью выпускается унифицированная блочная система регуляторов аналогового действия, построенная на интегральных микросхемах – УБСР-АИ. В состав этой системы входят унифицированные регуляторы. В системе УБСР принят унифицированный электрический аналоговый сигнал: 0-±10 В и 0-±5 мА.

Основу аналогового регулятора составляет операционный усилитель, выполненный на базе микросхем серий К140УД или К533УД.

Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока с высоким коэффициентом усиления в разомкнутом состоянии. Для реализации требуемой передаточной функции операционный усилитель охватывается обратной связью, состоящей из активно-емкостных сопротивлений. Передаточные коэффициенты определяются соотношением сопротивлений обратной связи и входного сопротивления

(9.1)

В аналоговых системах регулирования электропривода применяются, главным образом, пропорциональные (П-регуляторы), интегральные (И-регуляторы), пропорционально-интегральные (ПИ-регуляторы) и пропорционально – интегрально - дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы). В табл. 9.1. приведены схемы, передаточные функции и переходные характеристики указанных типов регуляторов.

Таблица 9.1

Типы аналоговых регуляторов

Тип регулятора	Схема	Передаточная функция	Параметры регулятора	Переходная функция
П	Эск.1. Т.9.1			Эск.2. Т.9.1
И	Эск.3. Т.9.1			Эск.4. Т.9.1
ПИ	Эск.5. Т.9.1			Эск.6. Т.9.1
ПИД	Эск.7. Т.9.1			Эск.8. Т.9.1

Необходимыми элементами регуляторов являются устройства ограничения, ограничивающие выходной сигнал регулятора на заданном уровне. Одна из схем ограничения показана на рис.9.10.

Ограничение выходного сигнала осуществляется с помощью стабилитронов VD1, VD2, включенных параллельно операционному усилителю. При достижении U_вых величины напряжения пробоя стабилитрона, дальнейшее увеличение U_вых становится невозможным и оно остается на этом уровне.