Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем

9.1. Загальні положення

Регулювання кутової швидкості двигуна постійного струму неза-лежного збудження в широкому діапазоні забезпечується системою регулювання зі зворотним зв’язком за швидкістю (рис.9.1).

Рис.9.1. Функціональна схема системи регулювання швидкості електропривода

Вона складається з задавача швидкості ЗШ, підсилювача сумую-чого ПС, на вхід якого надається різниця задаючої напруги і напруги зворотного зв’язку , перетворювача змінної напруги у регульовану постійну, в якості якого використовується випрямляч керований ВК або імпульсний перетворювач, двигуна Д і тахогенератора ТГ, за допомогою якого здійснюється зворотний зв’язок.

Діапазон регулювання залежить від жорсткості механічної харак-теристики: чим жорсткість більша, тим більший діапазон регулюва-ння. Модуль жорсткості механічної характеристики розімкненої системи електропривода невеликий (рис.9.2, пряма 1).

В замкненій системі керування модуль жорсткості можна змінювати в залежності від потреб технологіч-ного процесу: точності і діапазону регулювання (рис.9.2, пряма 2). Це зумовлене тим, що при зміні швидкості двигуна із-за будь-яких причин (зміна навантаження, температурні випливи тощо) відповід-но змінюється керуючий вплив (рис.9.1), який нап-равлений на компенсацію цього впливу, тобто діє принцип „регулю-вання за відхиленням”.

В

Рис.9.2. Механічні характеристики розімкненої і замкненої систем

ихідними даними для розрахунку параметрів системи автома-тичного регулювання в устале-ному режимі є діапазон і точність регу-лювання , а також параметри силової час-тини електропривода: коефі-цієнт передачі керованого вип-рямляча і параметри дви-гуна і .

Завданням розрахунків є визначення таких значень коефіцієнта підсилення підсилювача і коефіцієнта зворотного зв’язку за швидкістю , які б забезпечили задані значен-ня Д і . Для цього потрібно знати рівняння механічної або елект-ромеханічної характеристики електропривода у замкненій системи регулювання, яке знаходять, розв’язавши наступну систему рівнянь:

;

;

; (9.1)

;

, ,

де – коефіцієнт зворотного зв’язку за шви-дкістю; – коефіцієнт передачі тахогенерато-ра; – випрямлена ЕРС; – еквівалентний опір керованого пе-ретворювача. Розв’язком (9.1) є рівняння електромеханічної харак-теристики

, (9.2)

де – коефіцієнт передачі розімкненої системи; – сумарний опір кола якоря; – еквівалентний опір керованого випрямляча, розрахунок якого наведений у розділі 4.2.

Підставивши в (9.2) , одержимо механічну характерис-тику.

Порядок розрахунку коефіцієнтів і такий:

• за заданими Д і визначають спад швидкості в замкненій системі керування при номінальному навантаженні

; (9.3)

• обчислюють спад швидкості в розімкненій системі при

; (9.4)

• із відношення визначають :

; (9.5)

• обчислюють коефіцієнт зворотного зв’язку за формулою

, (9.6)

яка слідує з того, що при . Зазвичай приймають задаючу напругу стандартного: ;

• за характеристикою на рис.4.9,а визначають коефіцієнт передачі керованого випрямляча ;

• коефіцієнт підсилення підсилювача

. (9.7)

Визначені за наведеними формулами і забезпечать задані технологічними умовами діапазон і точність регулювання.

Для перевірки розрахунків слід побудувати електромеханічні характеристики при і (рис.9.2) і по них визначити Д і .

У випадку невеликого діапазону регулювання замість оберненого зв’язку за швидкістю використовують зворотний зв’я-зок за ЕРС двигуна, яку вимірюють тахометричним мостом. Для отримання розрахункових формул потрібно лише замінити коефі-цієнт коефіцієнтом , де – коефіцієнт зворотного зв’язку за ЕРС . В наведені також розрахункові формули для системи з від’ємним зворотним зв’язком за напругою і додатним зв’язком за струмом.