49-96 / 69.ЭП постоянного тока с одноконтурной системой регулирования скорости

22

В данном датчике ЭДС не учитывается индуктивность якорной цепи двигателя и, соответственно, её ЭДС самоиндукции. Значение ЭДС якоря вычисляется по выражению

Eя = Eтп IяRяц,

а на самом деле определяется выражением

Eя = Eтп IяRяц LdIdtя .

Поэтому, при изменении ЭДС её вычисленное по Eп и IяRяц значение будет воспроизводиться с запаздыванием, равным постоянной времени якорной цепи двигателя. Так как при изменении направления вращения двигателя знак Eя меняется на противоположный, в то время как знак сигнала на входе РЭ меняться не должен, на выходе ДЭ устанавливается блок, который берёт модуль от значения входного значения.

Пояснить, как выбираются коэффициенты датчика напряжения и сопротивления.

Пока двигатель работает на скорости ниже основной, значение ЭДС двигателя меньше номинального. Регулятор ЭДС находится в насыщении, и выдаёт задание, равное номинальному току возбуждения. При этом, система регулирования по ЭДС оказывается разомкнутой. Динамика работы системы ЭП не отличается от рассмотренной нами ранее динамики работы двухконтурной системы регулирования.

Когда скорость двигателя станет примерно равной !ном ЭДС двигателя достигает значения Eя = Eя ном, регулятор РЭ выйдет из ограничения, и контур регулирования ЭДС замкнется. С этого момента система перейдет в режим поддержания постоянства ЭДС двигателя, и дальнейшее увеличение скорости происходит за счёт ослабления потока возбуждения при Eя = Eя ном = const.

Рассмотрим вопросы динамики системы в зоне, где ! > !ном. Для настройки контуров регулирования будем считать, что PC и РЭ не входят в ограничения, т. к. выходной сигнал PC не ограничивается вследствие малости входного сигнала, а регулятор ЭДС не входит в ограничение при ! > !ном согласно принципу действия системы.

Но даже при этих условиях система нелинейна, что определяется, как минимум, тремя факторами: контур скорости нелинеен вследствие того, что значение M получается как произведение относительных значений тока якоря и потока; контур ЭДС нелинеен, поскольку ЭДС суть произведение скорости и потока; контур тока возбуждения нелинеен вследствие нелинейности кривой намагничивания двигателя. Кроме того, могут быть нелинейными регулировочные характеристики ТП н ТВ, однако для упрощения рассмотрения вопроса будем считать, что kтп = const и kтпв = const.

Структурная схема линеаризованной системы имеет вид

Настройка контура тока якоря ничем не отличается от таковой в системе без регулирования потока. Регулятор тока должен быть пропорционально-интегральным.

Наличие операции перемножения при линеаризации в рабочей точке приводит к появлению в контуре регулирования звена с передаточным коэффициентом, значение которого определяется выбором начального режима. При рассмотрении контура скорости этот коэффициент равен нач и может меняться от ном доmin. Обычно, при настройки контура скорости на МО за настроечный режим принимают режим работы на основной скорости, когда нач = ном.

В качестве регулятора тока возбуждения применяется ПИ-регулятор с фильтром в канале обратной связи, имеющим постоянную времени Tдв, в канале обратной связи.

После линеаризации структурной схемы передаточная функция разомкнутого контура запишется в виде

.........................потом доделать.

Выведем передаточную функцию для линеаризованной схемы контура намагничивания

Передаточная функция замкнутого контура тока возбуждения будет иметь вид

См. листы 2...3.

Если меняется незначительно, т. е. характеристика намагничивания близка к линейной, то и переходные процессы во всех режимах будут близки к стандартным. Если нелинейность кривой намагничивания сказывается сильно, то вид переходных процессов будет отличаться от стандартного.

Передаточную функцию разомкнутого контура ЭДС после линеаризации можно записать как....

Поскольку в контуре нет больших постоянных времени, для настройки на МО должен быть применен интегрирующий регулятор с передаточной функцией

kрэ

Wрэ = p

За настроечный режим обычно принимают режим работы на максимальной скорости. Быстродействие контуров регулирования скорости и ЭДС по-разному сказывается на работе системы.

А. Пусть быстродействие контура ЭДС значительно ниже, чем быстродействие контура скорости. Тогда скачок управляющего воздействия Uу при скорости выше основной приведет вначале к изменению скорости только за счёт изменения ЭДС ТП, Сигнал ! является возмущением для контура ЭДС. Поскольку, по

23

предположению, его быстродействие ниже, можно считать, что он практически ещё не вступил в действие, когда переходный процесс изменения скорости уже закончился. Только после этого ЭДС двигателя будет восстанавливаться, возвращаясь к своему номинальному значению. Процесс восстановления ЭДС будет происходить при практически неизменной скорости двигателя, так как, несмотря на действие возмущения, замкнутый контур регулирования скорости будет поддерживать её постоянство.

Б. Пусть теперь контур ЭДС обладает высоким по сравнению с контуром скорости быстродействием. Тогда ЭДС двигателя в переходном процессе практически не изменится, а скорость будет меняться практически по тому же закону, что и в предыдущей случае.

Таким образом, если быстродействие контура скорости определяет характер изменения скорости двигателя, то быстродействие контура регулирования ЭДС определяет, в первую очередь, амплитуду перерегулирования ЭДС в переходном процессе.

При выборе параметров регуляторов скорости и ЭДС, произведённом, как описано выше, в режимах, когда поток возбуждения и скорость отличаются от настроечных значений, быстродействие соответствующих контуров ухудшается. Для обеспечения быстродействия, соответствующего стандартным настройкам, осуществляют схемную или программную линеаризацию контуров регулирования.

ПЕРВЫЙ ТЕКУЩИЙ КОНТРОЛЬ

Вентильный привод см. Терехов.

!!! Жёсткость механической характеристики = M/ !.