6. Організація зворотних зв’язків за регульованими координатами

1. Датчик струму якоря на структурній схемі представлений у вигляді пропорційної ланки:

(6.1)

2. Датчик струму збудження виконується інерційним та має передавальну функцію:

; (6.2)

де коефіцієнт підсилення kсз визначається як:

; (6.3)

3. Датчик швидкості складається з тахогенератора постійного струму, дільника напруги та датчика напруги. Його передавальна функція має вигляд:

(6.4)

kТГ=UТГmax/ωmax – коефіцієнт передачі тахогенератора.

Обираємо тахогенератор типу ПТ-42 з номінальними даними:

UТГ=230 В; nТГ=200 об/хв.

рад/(В·с)

kдн=0,6…1,0 – коефіцієнт підсилення комірки датчика напруги (використовується комірка ДН-2АИ)

kд=R2/(R1+R2) – коефіцієнт передачі дільника напруги;

Тдш – постійна часу фільтра на виході ТГ, величина якої зазвичай складає 5…10 мс. Обираємо Тдш=8 мс;

(6.5)

Бажане значення коефіцієнта передачі зворотного зв’язку за швидкістю:

(6.6)

де ω0=UН/сН=900/133,51=6,741 рад/с

Отже, можемо знайти коефіцієнт передачі дільника напруги:

(6.7)

Тоді обираємо такі значення параметрів: R1=47 кОм; R2=10 кОм; С=1мкФ.

ПФ датчика швидкості у численному вигляді буде:

7. Синтез системи автоматичного регулювання

7.1. Синтез контуру регулювання струму якоря

Структурна схема

Рисунок 7.1 – Структурна схема контуру регулювання струму якоря

При синтезі приймаємо, що всі малі інерційності контуру віднесені до ТП, тобто вводимо малу некомпенсовану постійну часу Тμ=0,01 с.

Проти-ЕРС двигуна виступає у ролі обурення на контур. На практиці зазвичай зневажають негативним впливом проти-ЕРС вважаючи, що воно незначне або повністю скомпенсоване.

Тоді можна побудувати ПІ-регулятор струму якоря з передавальною функцією:

(7.1)

де ТСЯ – постійна часу інтегрування розімкненого КРСЯ. Цю постійну часу визначають виходячи з настройки на модульний оптимум:

с (7.2)

Коефіцієнт передачі зворотного зв’язку за струмом приймаємо згідно з виразом:

(7.3)

ІЯ.max – максимально припустимий струм якірного кола, приймається рівним ІЯ.max=(1,1…1,2)Іуп – з врахуванням запасу на динаміку.

Усі інші параметри РСЯ були розраховані раніше.

Передавальна функція замкненого КРСЯ:

(7.4)

Таким чином, динамічні властивості замкненого контуру регулювання струму якоря співпадають із властивостями коливальної ланки. Реакція КРСЯ на стрибок зображена на рис. 7.2.

Рисунок 7.2 – Перехідна функція замкненого КРСЯ

При цьому перехідна характеристика має наступні показники якості: tc=4,7Тμ, σ=4,3%.

7.2. Синтез контуру регулювання струму збудження

Структурна схема контуру регулювання струму збудження показана на рис. 7.3.

Рисунок 7.3 – Структурна схема КРСЗ

Передавальна функція регулятора струму збудження має вигляд:

(7.5)

де ТСЗ – постійна часу інтегрування розімкненого КРСЗ. У даному випадку необхідно відійти від настройки на модульний оптимум, для того щоб забезпечити спокійну динаміку контуру:

с (7.6)

ТВС – постійна часу кола віхрьових струмів, обираємо як:

с (7.7)

Коефіцієнт передачі зворотного зв’язку за струмом можна визначити як:

(7.8)

Тоді, ПФ регулятора струму збудження у численному вигляді буде:

Передавальна функція замкненого КРСЗ:

(7.9)

Рисунок 7.4 – Перехідна функція замкненого КРСЗ

Реакція на стрибок приведена на рис. 7.4. При цьому будуть такі показники якості: tc=2,8Тμ, σ=6,5%.