ЛЕКЦИЯ 14

Замкнутые системы управления электроприводами птм. Регулируемый эп постоянного тока

114.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Основной характеристикой регулируемого электропривода является диапазон регулирования скорости – отношение максимальной скорости привода к минимальной .

В электроприводах подачи диапазон регулирования достигает значения 10 000 и более (в приводе главного движения он около 1000).

Диапазон регулирования скорости привода ограничен сверху и снизу. Верхний предел регулирования скорости определяется механической прочностью элементов привода, процессами тепловыделения, работоспособностью подшипников. В приводе постоянного тока существенно сказываются коммутационные ограничения.

.Нижняя скорость привода определяется главным образом устойчивостью вращения при колебаниях момента нагрузки и внутренних возмущениях (изменениях параметров). Момент сил сопротивления вызывает снижение скорости привода на величину, зависящую от жесткости механической характеристики:

.

Относительное снижение скорости привода под нагрузкой называют статической ошибкой или статизмом привода

.

Чем выше жесткость механической характеристики, тем меньше статизм привода. Из последней формулы видно, что статическая ошибка связана со значением скорости холостого хода . Если в процессе регулирования происходит уменьшение скорости холостого хода, то статизм привода увеличивается. Это обстоятельство является органическим недостатком регулируемого электропривода, ограничивающим диапазон регулирования.

Если регулирование происходит вниз от номинальной скорости при номинальном моменте, то

, (14.1)

т.е. при заданной максимально допустимой статической ошибке привода диапазон регулирования полностью зависит от жесткости механических характеристик.

Уравнение механической характеристики ЭД имеет вид

,

где модуль жесткости механической характеристики.

Допустимая нагрузка ЭД постоянного тока с независимым возбуждением определяется номинальным током I_ном якоря. Допустимое значение момента ЭД зависит от магнитного потока и тока якоря М_доп = kФI_ном.

Если регулирование производится за счет изменения напряжения на якоре, то магнитный поток остается неизменным и при любой скорости момент также постоянен М_доп = const; I_ном = const.

Это регулирование с постоянным моментом, при котором мощность изменяется пропорционально скорости Р = МQ.

Регулирование с постоянным моментом осуществляется вниз от номинальной скорости, так как в длительном режиме работы напряжение на якоре можно только уменьшать по сравнению с номинальным.

Краткой характеристикой динамических свойств привода является среднее значение ускорения в переходный период. Его определяют по аналогии с апериодическим переходным процессом, характерным для звена первого порядка. Приращение скорости и времени выбирают на начальном участке переходной характеристики, близком к линейному. При этом считают

,

где – время, за которое привод разгоняется до скорости, равной 0,63 , что соответствует времени, равному одной постоянной времени для линейного динамического звена первого порядка.

Рассмотрим структуру регулируемого электропривода (рис. 14.2).

Рис. 14.2. Обобщенная структурная схема регулируемого электропривода

Для разомкнутой системы электропривода

,

где W₁ и W₂ – передаточные функции привода по управляющему воздействию и возмущению.

В статическом режиме при р = 0 получим

,

где К₁ и К₂ – статические коэффициенты преобразования.

Таким образом, диапазон регулирования разомкнутой системы привода

(14.2)

Введем в систему электропривода отрицательную обратную связь по скорости (показана пунктиром на рис. 14.3), тогда уравнение статического режима

,

где К_ос – коэффициент преобразования цепи обратной связи по скорости.

Определим диапазон регулирования замкнутого привода

, (14.4)

Поскольку , можно считать, что диапазон регулирования скорости увеличивается в К раз. Обратная связь по скорости является наиболее эффективным средством увеличения диапазона регулирования. Для этого достаточно увеличивать общий коэффициент преобразования (усиления) системы. Однако существуют ограничения – при больших значениях К система может потерять устойчивость. Отрицательная обратная связь по скорости оказывает на привод стабилизирующее действие. При этом уменьшаются статическая ошибка и коэффициент неравномерности вращения.