- •Лабораторная работа № 2
- •1.2. Динамические режимы работы.
- •2.Порядок выполнения работы.
- •2.1.Определение параметров объекта управления
- •2.2. Исследование статических характеристик разомкнутой системы электропривода
- •2.3. Исследование статических характеристик замкнутой системы электропривода.
- •3. Исследование динамических характеристик разомкнутой и замкнутой системы электропривода.
- •4. Содержание отчета
- •5.Описание лабораторного стенда
- •6.Литература
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, ч.2
Лабораторная работа № 2
«ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ-ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА» С ЖЕСТКОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО ТОКУ»
Цель работы: изучение системы «преобразователь-двигатель постоянного тока» (П-ДПТ) с жесткой положительной обратной связью по току (ООСI), выявление влияния параметров цепи обратной связи и объекта управления на жесткость механических характеристик двигателя и на качество переходных режимов.
1.ТЕОРИЯ ВОПРОСА
1.1.Статические режимы работы.
В случае жесткой положительной обратной связи по току якоря двигателя компенсация падения угловой скорости, возникающего в результате увеличения нагрузки, достигается автоматическим увеличением ЭДС преобразователя. Функциональная схема замкнутой системы П-ДПТ с ПОС по току представлена на рис.1.1.1.
Рис.1.1.1. Функциональная схема системы «П-ДПТ»
с положительной обратной связью по току на якоре двигателя.
В этой системе жесткая положительная обратная связь по току поступает на вход суммирующего усилителя У от шунта, напряжение на котором пропорционально току на якоре двигателя Iя:
UосI = КосI * Iя, (1.1.1)
где КосI =Кш=Uш/Iш=Rш– коэффициент обратной связи по току
Rш – сопротивление шунта.
На входе суммирующего усилителя сигнал обратной связи сравнивается с задающим сигналом Uз и полученное напряжение управления
Uу = Ку * (Uз - КосI * Iя), (1.1.2)
где Ку – коэффициент передачи усилителя,
поступает на вход силового преобразователя П, который питает якорь ДПТ.
Напряжение на выходе преобразователя П равно разности э.д.с. преобразователя Епр и падения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя Rпр
Uпр = Епр - Rпр * Iя, (1.1.3)
где Iя – ток якоря двигателя, который является током нагрузки преобразователя.
Э.д.с. преобразователя Епр определяется сигналом на его входе Uу
Епр = Кпр(Uу ) * Uу, (1.1.4)
где Кпр(Uу ) – коэффициент передачи преобразователя, который вследствие нелинейности характеристики преобразователя сам является функцией входного сигнала.
Таким образом, напряжение на якоре ДПТ определяется выражением:
Uя = Кпр(Uу ) * Ку * (Uз - КосI * Iя) - Rпр * Iя, (1.1.5)
Замкнутая система обратной связи по току работает следующим образом. При увеличении нагрузки на валу двигателя повышается ток, протекающий через преобразователь и уменьшается ток в якоре двигателя. При этом сигнал обратной связи снижается, а сигнал управления Uу и соответственно ЭДС преобразователя Епр повышается, тем самым в известной степени компенсируя ток в якорной цепи П-ДПТ.
Уравнение скоростной характеристики двигателя в системе П-ДПТ с ПОС Iя можно получить из уравнения естественной скоростной характеристики ДПТ
(1.1.6)
при подстановке вместо Uн выражения Uя из (1.1.5):
, (1.1.7.)
При подстановке в уравнение (1.1.7.) значения КосI = 0 получим уравнение скоростной характеристики разомкнутой системы:
, (1.1.8.)
Сравнивая уравнения (1.1.7.) и (1.1.8.) при одной и той же скорости идеального холостого хода, можно получить связь между задающими сигналами в замкнутой Uзз и разомкнутой системах Uзр:
Uзз=Uзр (1.1.9.)
Таким образом, задающее напряжение в замкнутой системе с положительной обратной связью по току якоря такое же, как и для разомкнутой системы.
Статическое падение скорости , пропорциональное току нагрузки Iя, зависит от коэффициентов преобразователя Кпр, суммирующего усилителя Ку, обратной связи по токую КосI, внутренних сопротивлений преобразователя Rпр, якоря двигателя Rя, конструктивного коэффициента двигателя Се и номинального магнитного потока Фн.
Из уравнений (1.1.7.) и (1.1.8.) видно, что перепад скорости в замкнутой системе з уменьшается по сравнению с перепадом скорости в разомкнутой системе р в раз:
, (1.1.10.)
Из уравнения (1.1.10) видно, что, изменяя КосI можно получить различные жесткости статической характеристики, в частности абсолютно жесткую характеристику, если
, (1.1.11.)
Если же КосI принять больше этого значения, то может быть получена отрицательная жесткость, т.е. характеристика будет восходящей, а работа системы электропривода неустойчивой.
Таким образом, положительная обратная связь по току дает возможность получить жесткие статические характеристики двигателя, работающего в замкнутой системе. При этой связи можно получить примерно постоянную скорость и даже увеличение скорости с ростом нагрузки. Практически, вследствие нелинейности характеристики преобразователя и изменения Кпр, характеристики двигателя в замкнутой системе с положительной обратной связью по току будут криволинейными при больших значениях коэффициента обратной связи.