6.6. Автоматическое регулирование

скорости и момента в системе источник тока — двигатель

Рассмотренные ранее способы автоматическо­го регулирования скорости и момента двигателя постоян­ного тока независимого возбуждения предполагают пита­ние его от источника ЭДС, не зависящей от тока нагрузки. Рассмотрим схемы автоматического регулирования момента с питанием якорной цепи от источника тока, в котором задан ток, не зависящий от ЭДС и сопротивления нагрузки (допустим I = I_ном). Обмотка возбуждения двигателя полу­чает питание от источника регулируемого напряжения, полярность которого можно изменять. Механические ха­рактеристики такого привода представляют собой верти­кальные прямые линии (рис. 6.7), т. е. являются абсолютно мягкими (момент не зависит от угловой скорости), а их положение (значение момента) определяется магнитным потоком, так как М = kФI = kI_номФ = k₁Ф.

Применение обратных связей в схеме источник тока — двигатель позволяет сформировать из вертикальных харак­теристик любые характеристики. Таким примером явля-

ется схема, приведенная на рис. 6.8. Здесь якорь двига- теля М подключен к источнику тока ИТ, а обмотка воз­буждения ОВМ присоединена к усилителю У с линейной характеристикой, на входе которого две обмотки управле­ния. Одна из них ОУ1 получает питание от потенциометра П1 и предназначена для создания сигнала, пропорциональ­ного потоку F_я = I_мω_м (задание момента), другая ОУ2 — обмотка отрицательной обратной связи по скорости с сиг­налом F_о.с = I_о.сω_о.с направленным встречно сигналу F_м.

Обмотка обратной связи ОУ2 присоединена к тахогенера-тору GT через потенциометр П2 и выпрямитель V так, что сигнал, пропорциональный скорости, появляется на ней тогда, когда ׀Е_тг׀>U_з. Меняя с помощью потенцио-

Рис. 6.7. Механические характери­стики привода по системе источник тока — двигатель.

метра П2 задающее напряжение U3, можно регулировать уставку отсечки обратной связи по скорости, так как вен­тили V пропускают ток I_oc только в том случае, когда напряжение GT превосходит U₃.

Результирующий сигнал на входе усилителя У:

(6.15)

Полагая, что магнитный поток линейно зависит от тока возбуждения (Ф = k_иI_и), получаем (при I = I_ном):

(6.16)

где k_y — коэффициент усиления усилителя У.

Пока не действует обратная связь по скорости (система разомкнута), двигатель развивает постоянный момент, пропорциональный сигналу, зависящему только от F_м (рис. 6.7). С помощью потенциометра П1 (рис. 6.8) можно изменять направление тока в обмотке управления ОУ1, следовательно, изменять знак момента.

Если вступает в действие обратная связь по скорости F_о.с > 0, результирующий сигнал F_Σ становится меньше, а вместе с ним уменьшается и момент. Уравнение меха-

нической характеристики приобретает вид :

(6.17)

где ω₀ = F_м /k_o.c ;Δω = М/k_o.cA.

На рис. 6.9 даны характеристики, соответствующие различным уставкам задающего напряжения U₃ (ω₁ и ω₂) и F_м (М₁ и М₂).

Механические характеристики могут быть расположены в четырех квадрантах, если источник тока ИТ позволяет рекуперировать энергию в сеть.

Рис. 6.8. Принципиальная схема системы источник тока — двигатель с обратными связями.

Наиболее простое устройство, работающее в режиме источника тока, — индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП). Схема привода с таким преобразователем пока­зана на рис. 6.10. Индуктивно-емкостный преобразователь состоит из трех одинаковых реакторов с индуктивностью x_l и трех конденсаторов с емкостным сопротивлением x_c. Точки А, В и С присоединены к питающей сети переменного тока, a a, b и с к входу неуправляемого выпрямителя, нагрузкой которого является двигатель постоянного тока независимого возбуждения.

Принцип действия ИЕП основан на резонансе напряже­ний в цепи LC, в которой ток нагрузки не зависит от со­противления нагрузки, а зависит от линейного напряжения питающей сети и реактивного сопротивления x_l = Х_с = = X_р.э ( где X_р.э — реактивное эквивалентное сопротивле­ние),т. е. обладает свойством источника тока.

Рассмотренный неуправляемый преобразователь (ИЕП) в силовой цепи относительно прост и надежен, так как

Рис. 6.9. Механические харак­теристики двигателя в системе источник тока — двигатель с об­ратной отрицательной связью по угловой скорости с отсеч­кой.

Рис. 6.10. Принципиальная схе­ма электропривода с ИЕП.

не имеет вращающихся частей; он обладает хорошими технико-экономическими показателями (высокие КПД и cos φ). Диапазон регулирования (50—100):1 и зависит от коэффициента усиления усилителя. Система обеспечивает высокую» стабильность и плавность регулирования угло-. вой скорости.

К недостаткам схемы следует отнести невозможность получения рекуперативного торможения; торможение осу­ществляется противовключением, для чего служит ограни­чивающий резистор R_т. Регулирование момента ограничено

значением (1  1,2) М_ном в результате насыщения маг­нитной системы. Система обладает невысоким быстродей­ствием вследствие незначительной перегрузочной способ­ности двигателя и в связи с тем, что управление переход­ными процессами переносится в цепь возбуждения.