1.1 Функціональна та структурна схеми тп-д з реверсом поля

Така система знаходить застосування в електроприводах механізмів, коли режими реверса та гальмування не є визначальними для продуктивності установки (реверси досить рідкі за кількістю в робочому циклі), але необхідні за технологією. Обмеження області застосування даної системи електроприводу пов'язано з підвищеним часом реверсу обертаючого моменту через значну інерційність обмотки збудження при невеликій форсувальній здатності збудника. Доки потік збудження не змінить свій знак, момент двигуна не збігається з необхідним. Таким чином, в системі регулювання утворюється некерований режим – команда на гальмування або реверс починає відпрацьовуватися тільки після зміни знака потоку.

Функціональна схема електроприводу за системою ТП-Д для даних заданих умов з реверсом поля обмотки збудження приведена на рис. 2.1.

Принцип роботи системи такий: при запуску за допомогою ER на вхід системи подається стрибком сигнал необхідної швидкості U_вх, а задатчик інтенсивності AI забезпечує плавне зростання сигналу заданої швидкості U_ до значення U_ = U_вх. Потім виконується головна умова запуску – забезпечення насамперед номінального режиму в колі збудження двигуна з наступним зростанням напруги якоря на виході перетворювача UM.

Це досягається застосуванням підсилювача А. Так як його коефіцієнт передачі більший, ніж коефіцієнт підсилення пропорційної частини регулятора струму ААМ, то при пуску спочатку швидше зростає струм збудження до номінального значення, а пізніше  струм якоря (момент) двигуна.

Рис. 1.1. Функціональна схема системи ТП-Д з реверсом реверсом поля

Процес гальмування та зупинки приводу пов'язаний із зниженням сигналів U_вх, U_, а також сигналів U_i, U_i , U_if. При цьому сигнали U_к, U_кf теж зменшуються і змінюють полярність. В результаті в колі збудження відбувається реверс струму (потоку) і зміна напрямку ЕРС двигуна, а в колі якоря знижується напруга на виході UM, і тиристори переводяться в інверторний режим роботи. В такий спосіб здійснюється гальмування в генераторному режимі.

Реверсування швидкості здійснюється зміною знака сигналу U_вх на виході ER. При цьому змінюється знак сигналів U_, U_i, U_if, U_кf. В результаті в роботі виявляється та група вентилів збудника, яка забезпечує зміну полярності напруги збудження на виході UL і тим самим обертання двигуна відбувається в іншу сторону.

Структурна схема системи ТП-Д з реверсом поля зображена на рис. 2.2. Особливістю схеми є наявність обмежуючих ланок АО1, АО2 в регуляторах струму АА та швидкості AR. Ланка АО1 обмежує сигнал заданого струму U_i значенням U_im, тим самим забезпечується захист двигуна від неприпустимих перевантажень (формується екскаваторна характеристика). При перевантаженнях, коли U_oi > U _i = U_im, змінюється знак загального сигналу на вході АА, зменшується сигнал U_к, тиристори UM замикаються, вихідна напруга перетворювача стає рівною нулю і двигун не обертається.

Ланка АО2 обмежує сигнал керування U_к значенням U_кm, чим виключається подача на вхід CIФК (AUM1, AUM2) сигналу, який перевищує максимально припустиме значення згідно з паспортними даними.

Ланка АО3 обмежує сигнал керування U_кf збудником UL значенням U_кfm, що відповідає максимально припустимому сигналу на вході СІФК ТЗ згідно з паспортними даними.

Ланка АО4 обмежує сигнал заданого струму збудження U_if величиною U_ifm, забезпечуючи захист обмотки збудження LM від перевищення струмом і_f номінального значення. При U_oif > U_if = U_ifm змінюється знак загального сигналу на вході регулятора струму збудження AAL, зменшується сигнал U_кf до нуля, тиристори збудника закриваються, напруга збудження U_f стає рівною нулю і, отже, струм збудження i_f дорівнює нулю.

Для десятивольтової шкали в аналогових системах приймають U_im = U_кm = U_ifm = U_кfm = 10 В. Найбільш простий варіант технічної реалізації – встановлення стабілітронів у ланцюзі зворотних зв'язків регуляторів ААМ, AR, AAL та підсилювача А. Коефіцієнт передачі всіх ланок обмеження дорівнює одиниці.

Рис. 2.2. Структурна схема системи ТП-Д з реверсом струму збудження

Блок виділення модуля ABS представляється відповідною ланкою з одиничним коефіцієнтом передачі. Необхідність в блоці ABS пов'язана з тим, що струм i в якорному колі змінити напрямок не може через однобічну провідність тиристорів перетворювача UM. Тому знак сигналу зворотного зв'язку за струмом якоря U_оi у всіх режимах залишається незмінним, а оскільки зворотний зв'язок є негативним, то і сигнал заданого струму U_i повинен бути одно полярним відповідного знаку.

Нелінійний елемент AH2 враховує одно спрямованість струму якоря у всіх режимах роботи нереверсивного ТП. Його коефіцієнт підсилення дорівнює одиниці.

Залежність ЕРС двигуна та моменту від величини магнітного потоку реалізована за допомогою блоків множення АХ1, АХ2.

Коефіцієнт передачі погоджувального підсилювача А визначає величину струму якоря двигуна, при якому починається послаблення поля. Його значення вибирається виходячи із загальної вимоги .

В разі, коли К₆ = 1, поле починає послаблюватися при номінальному струмі в якірному колі, тому більш доцільним мати К₆ > 1. Однак цей коефіцієнт не повинен бути занадто великим, тому що в цьому разі послаблення поля буде відбуватися при дуже малих значеннях струму якоря, що призведе до зростання періоду некерованості електроприводу. На початку розрахунків орієнтовно приймають К₆  2.