10. Автоматическое регулирование частоты вращения в двухконтурной системе уп-д, настроенной на технический оптимум

Введение подчиненного контура регулирования позволит исключить Д-часть регулятора из схемы на рис.9.4.

Функциональная и структурные схемы приведена, соответственно, на рис.10.1. и рис.10.2. В схему введены регулятор скорости РС и регулятор тока РТ. Выбором передаточных функций РС и РТ можно обеспечить работу АЭП с показателями качества, отвечающими техническому оптимуму. Для синтеза РС и РТ необходимо структурную схему АЭП привести к стандартному виду.

Сначала нужно оставить только один входной сигнал. Для этого от физических сигналов переходим к их отклонениям и из-за того, что скорость изменения тока i_Я намного выше скорости изменения частоты вращения ω, то так же, как и на рис.7.1, пренебрегаем внутренней обратной связью по частоте ω в ДПТ, разорвав линию, проходящую через блок . При условии постоянства момента сопротивления нагрузки, что эквивалентно I_C=const или постоянно нулевому значению ΔI_C=0, входной сигнал ΔI_C схемы можно удалить из структурной схемы ДПТ. Далее можно удалить элемент вычитания токов i_Я и I_C. Также преобразованиями образуем единичные обратные связи. В результате получим схему на рис.10.3.

Сначала синтезируется регулятор тока РТ, а затем – регулятор РС.

Структурная схема контура тока в точности совпадает со структурной схемой с рис.7.5. При настройке внутреннего контура на технический оптимум результатом будет ПИ-регулятор с передаточной функцией типа (7.3)

(10.1)

Заменяем в соответствии с обоснованиями, приведенными в теме 3, весь контур тока одним звеном с передаточной функцией (3.7). Структурная схема с рис.10.3 преобразуется в структурную схему на рис.10.4.

Задаемся желаемой передаточной функцией контура частоты вращения

(10.2)

Передаточная функция регулятора скорости согласно (3.9) имеет вид

(10.3)

Это П-регулятор.

Принципиальная электрическая схема двухконтурной САР частоты вращения с настройкой на технический оптимум приведена на рис.10.5.

Для обеспечения работоспособности схемы необходимо правильно определить полярности электрических сигналов, поступающих на входы ОУ. Принимаем положительную полярность сигнала u_ЗС задания частоты вращения. Тогда с тахогенератора ТГ на другой вход ОУ1 нужно подвести сигнал отрицательной полярности. Сигнал u_ЗТ имеет полярность противоположную полярности сигнала u_ЗС, т.е. u_ЗТ отрицательной полярности. Поэтому с шунта Ш нужно подвести сигнал u_ОСТ положительной полярности.

В темах 9 и 10 решена одна и та же задача проектирования АЭП частотой вращения ДПТ с настройкой на технический оптимум контура частоты вращения но разными методами. На расчете показано, что применение подчиненного регулирования действительно позволяет избавиться от Д-части в регуляторе скорости.

Вопросы и задания

1. Приведите функциональную схему системы подчиненного регулирования частоты вращения в АЭП с настройкой на технический оптимум.

2. Приведите исходную структурную схему системы подчиненного регулирования частоты вращения в АЭП с настройкой на технический оптимум.

3. Приведите структурную схему стандартного вида системы подчиненного регулирования частоты вращения в АЭП с настройкой на технический оптимум.

4. Как рассчитывается передаточная функция регулятора тока подчиненного контура ?

5. Приведите структурную схему внешнего контура САР частоты вращения в АЭП с настройкой на технический оптимум.

6. Как рассчитывается передаточная функция регулятора частоты вращения внешнего контура ?

7. Приведите принципиальную электрическую схему системы подчиненного регулирования частоты вращения в АЭП с настройкой на технический оптимум.