6.8 Влияние отрицательной связи по моменту (току) на динамику упругой электромеханической системы.

Структурная схема упругой электромеханической системы, замкнутой отрицательной обратной связью по моменту (или току) двигателя, приведена на рис. 6.22,а.В результате структурных преобразований эту схему можно привести к ви­ду, представленному на рис. 6.22,б.Сравнивая преобразован­ную схему со структурной схемой обобщенной разомкнутой упругой электромеханической системы на рис. 5.12,а,можно установить, что введение обратной связи по моменту видоизменяет передаточную функцию динамической жесткости ме­ханической характеристики. При данной механической части динамика упругой электромеханической системы полностью определяется частотными характеристиками динамической жест­ кости, а изменения, вносимые обратной связью по моменту, выявляются путем анализа изменений в указанных характеристиках.

В гл. 4было установлено, что электропривод с линей­ной механической характеристикой при определенных соче­таниях параметров оказывает на возникающие в механической части упругие колебания сильное демпфирующее действие. Был выполнен анализ этого влияния для системы, имеющей передаточную функцию динамической жесткости

,

и установлены оптимальные сочетания параметров, обеспе­чивающие минимум колебательности электромеханической сис­темы.

Передаточная функция динамической жесткости в системе, замкнутой отрицательной связью по моменту, определяется выражением(6.28):

.

Изменения, вносимые обратной связью по моменту, приТ_П  0наглядно показаны на рис. 6.11, а, а приТ_п >> Т_э - на рис. 6.11, 6.

При безынерционном преобразователе (Т_П  0)отрицатель­ная обратная связь по моменту эквивалентна введению до­полнительных сопротивлений в силовую цепь двигателя. Если в разомкнутой системе жесткость естественной механической характеристики_ебыла выше оптимальной по критерию минимума колебательности, путем введения отрицательной связи по моменту или току можно увеличить демпфиро­вание колебаний. Если, напротив, жесткость_ениже опти­мальной, отрицательная связь по моменту может только ухудшать демпфирование.

На практике обратная связь по моменту (току) вводится для регулирования момента или тока с определенной точ­ностью, поэтому при Т_П  0она всегда оказывается на­столько сильной, что исключает демпфирование колебаний электроприводом.

Рис. 6.22.Структурные электроприводом. схемы упругой электромеханической системы с обратной связью по моменту.

Во всех подобных случаях она отрицательно сказывается на колебательности процессов в механической части электропривода.

При преобразователе, обладающем большой электромагнитной инерцией (Т_п >> Т_э), при определенных сочетаниях параметров высокое демпфирование сохраняется даже при абсолютно мягкой статической механической характеристике. В этом можно убедиться, рассматривая рис. 6.11,6:малая жесткость_з,м сохраняется только при весьма низких частотах:. В области средних частот инерционность пре­образователя является фильтром и обратная связь по моменту проявляется слабо. Если и в разом­кнутой системе имела место минимальная колебательность, то она может не измениться существенно и в системе, замкнутой по моменту или току.

Значениезависит от коэффициента отрицательной связи по моменту (току), поэтому наиболее благоприятные условия для сохранения демпфирующей способности при ре­гулировании момента обеспечиваются в комбинированной сис­теме регулирования с формирующей положительной связью по скорости. Введение критической положительной связи по скорости позволяет обеспечить высокую статическую точ­ность регулирования, а коэффициент отрицательной связи по моменту или току может быть выбран таким, чтобы на частоте резонансадинамическая жесткость была близка к естественной.

Рассмотренные условия характерны для мощных электро­приводов, выполненных по схеме Г—Д. Использование от­рицательной связи по току якоря в сочетании с крити­ческой положительной связью по напряжению генератора в системе Г—Д обеспечивает благоприятные характеристики и динамические свойства многих электроприводов действую­щих установок в различных отраслях промышленности.

При настройке контура регулирования момента (тока) на технический оптимум в системе ТП—Д путем последо­вательной коррекции роль фильтра может выполнять по­стоянная интегрированияТ_иПИ-регулятора, но только в об­ласти высоких частот механических колебаний. При суммар­ной некомпенсируемой постояннойс быстродействие контура при а_м= 2высоко и электромеханическая связь на частотах 1/с ослабляется существенно. Умень­шить быстродействие и сохранить демпфирование можно путем выбора а_м >2.Однако при этом необходимо про­верить, не снижается ли при больших а_мдинамическая точ­ность регулирования момента до недопустимого уровня.

В заключение отметим, что электропривод по системе ИТ-Д без обратных связей обладает свойствами практически идеального источника момента. В таком электроприводе демп­фирование упругих колебаний со стороны электрической ча­сти системы невозможно, так как связь электрических и ме­ханических процессов в системе отсутствует, и механические колебания не оказывают влияния на развиваемый двигателем электромагнитный момент.