10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням

Регулятори струму і швидкості в системі з підпорядкованим регулюванням реалізують на базі операційних підсилювачів (рис.10.3).

Параметри силової частини електропривода (керованого випрям-ляча, двигуна і тахогенератора) будемо вважати відомим, бо вони розглядувались раніше. Тому необхідно на підставі передавальних функцій регуляторів розрахувати опори і ємності згідно рис.10.3.

Рис.10.3. Схеми регуляторів швидкості і струму

Згідно (10.6) для регулятора струму маємо:

і . (10.16)

Коефіцієнт зворотного зв’язку за струмом визначають із умови роботи привода у стопорному режимі (рис.10.2), для якого

або , (10.17)

де – максимальна напруга на вході регулятора стру-му. Коефіцієнт . Якщо згідно (10.17) більше , то необхідно використати давач струму з коефіцієнтом передачі .

За відомого в (10.16) три невідомих: , і . Тому, зазвичай, приймають . Тоді

і .

Опір резистора в колі зворотного зв’язку за струмом визначають з рівняння

або .

У випадку П-регулятора швидкості і згідно (10.10)

. (10.18)

В (10.18) два невідомі. Тому приймають, наприклад, . Тоді опір резистора в колі зворотного зв’язку за швид-кістю визначають із рівняння

. (10.19)

Оскільки , то .

У випадку ПІ-регулятор швидкості згідно (10.14)

і . (10.20)

Прийнявши , . Тоді і згідно (10.19) .

10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання

Якщо на вхід ПІ-регулятора подати стрибкоподібний сигнал , то швидкість досягне усталеного значення за час з перерегулюванням , Але струм перевищить допустиме значення . Тому необхідно передбачити обмеження струму в перехідних процесах, що досягає-ться обмеженням напруги на виході регулятора швидкості стабіліт-ронами і (рис.10.3).

Величину напруги стабілізації визначають з рівняння

, (10.21)

де – стопорний струм (рис.10.2).

Окрім обмеження струму якоря в динамічних процесах шляхом обмеження напруги на виході регулятора швидкості, часто викорис-товують задавач інтенсивності (рис.10.1), за допомогою якого сиг-нал задання швидкості змінюється не стрибком, а лінійно в часі до необхідного значення.

а

б

Рис.10.4. Принципова схема задавача інтенсивності (а)

і його часові характеристики (б)

Задавач інтенсивності (ЗІ) складається з випрямляча В, транзис-тора VT і конденсатора С (рис.10.4,а). Задаюча напруга , через випрямляч В подається в коло колектора VT, який увімкнено за схемою зі спільною базою. Емітерне коло живиться від джерела стабілізованої напруги . У цій схемі включення транзистора струм колектора практично не залежить від напруги на колекто-рі. Тому при вмиканні напруги процес зарядки конденсатора С відбувається сталим струмом. Це призводить до того, що напруга на конденсаторі, яка є вихідною напругою ЗІ, практично змінюється в часі лінійно від нуля до . При зміні полярності струм завдяки випрямлячу В не змінює свого напряму, але струм за-рядки конденсатора при цьому змінює свій напрямок. Тому поляр-ність вихідної напруги ЗІ завжди співпадає зі полярністю задаючої.

З мінюючи струм емітатора резистором , можна змінювати інтенсивність наростання вихідної напруги (рис.10.4,б) і тим самим за-давати необхідне прискорення елек-троприводу в процесах пуску і галь-мування.

З

Рис.10.5. Графіки перехідних процесів в системі з здавачем інтенсивності у відносних одиницях

кривих, наведених на рис.10,5 у відносних одиницях, видно, що при лінійній зміні напруги на виході ЗІ ЕРС керованого випрямляча і швидкість двигуна змінюються за законами, близькими до лінійних. При цьому струм якоря спочатку швидко наростає до заданого значення, після залишається сталим і при швидкості, близькій до усталеної, спадає до , де – момент навантаження.

Коли при усталеному русі електропривода різко зміниться мо-мент сил опору (ударне навантаження), то струм якоря може пере-вищити допустиме значення. Тому при використанні задавача інтен-сивності обов’язковим є обмеження напруги на виході регулятора швидкості.

Для перевірки правильності розрахунків проводять моделювання роботи системи в динамічних режимах методом, який описаний в розділі 9.3, з врахуванням способів обмеження струму. Окрім того, для отримання результатів, близьких до реальних, слід моделювати керований випрямляч як ланку з обмеженням ЕРС номінальним значенням.

Контрольні запитання

1. Яка умова вибору регулятора струму в системі підпорядкова-ного регулювання швидкості двигуна?

2. З якої умови визначають передавальну функцію регулятора струму в системі підпорядкованого регулювання?

3. Яка умова вибору регулятора швидкості в системі підпоряд-кованого регулювання?

4. За якої умови система підпорядкованого регулювання з П-ре-гулятором швидкості може забезпечити задану точність регулюван-ня в усталеному режимі?

5. На базі яких пристроїв реалізують регулятори струму і швид-кості в системах підпорядкованого регулювання?

6. З якої умови визначають коефіцієнт зворотного зв’язку за струмом?

7. З якої умови визначають коефіцієнт зворотного зв’язку за швидкістю?

8. Як здійснюється обмеження струму в системі підпорядковано-го регулювання?

9. З якою метою використовують задавач інтенсивності в системі підпорядкованого регулювання?

10. Чи буде обмежуватись струм при різкій зміні навантаження в системі автоматичного регулювання з здавачем інтенсивності?

Розділ 11