8.4. Регулирование скорости электродвигателей

При высоких требованиях, предъявляемых к электроприводу по качеству регулирования, системы регулирования скорости двигателя выполняются с обратной связью по скорости. При более простых случаях системы регулирования выполняются с обратной связью по э. д. с. двигателя или же с обратной связью по напряжению.

8.4.1. Система регулирования с обратной связью по скорости.

На рис. 8.14 представлена принципиальная схема статической системы регулирования скорости. B такой схеме сигнал задания скорости . подается на вход регулятора скоростиPC через его входной резистор . Система регулирования по нагрузке статическая, так как регулятор скорости пропорциональный. Выходное напряжение регулятора скорости подается на вход регулятора тока РТ, выходная величина которого воздействует на систему фазового управления СФУВ—СФУН. Сигнал, пропорциональный скорости двигателя, снимается с тахогенератора и подается на вход регулятора через его входной резистор.

Рис. 8.14. Принципиальная схема двухконтурной системы, замкнутой по скорости

Передаточные функции регулятора тока и скорости определяются по уравнениям

;

Принципиальные схемы различного типа регуляторов, реализованных на базе операционных усилителей (ОУ), приведены в табл. 8.7. В ней же приведены уравнения для определения входных сопротивлений и сопротивлений обратной связи в операторном виде, передаточные функции, уравнения для расчета параметров входной цепи и цепи обратной связи и вид переходных функций для каждого типа регуляторов.

8.4.2. Система регулирования с обратной связью по эдс двигателя

Для построения системы с обратной связью по ЭДС необходим измеритель ЭДС.

На рис. 8. 15 представлена схема измерителя э. д. с. двигателя. В этой схеме с помощью потенциометра замеряется напряжение двигателя, равное

и напряжение, пропорциональное якорному току

.

Рис. 8.15. Принципиальная схема датчика ЭДС

В цепи напряжения на входе датчика ЭДС ДЭ включен фильтр, выполняющий функцию инерционного звена. Обычно внутреннее сопротивление датчика значительно меньше сопротивления . Поэтому постоянную времени фильтра можно найти по уравнению. Постоянную фильтра выбирают, исходя из условий ограничения пульсаций в каналах САУ до допустимого уровня, обеспечивающего нормальную работу регуляторов и силовой части электропривода.

На рис. 8.16 показан эффект сглаживания пульсаций фильтром при пульсирующем входном напряжении с частотой(трехфазная мостовая схема выпрямления).

Рис. 8.16. Эффект сглаживания пульсаций на выходе фильтра : кривая 1 -; кривая 2 -; кривая 3 -

Из приведенных кривых следует, что постоянную фильтра следует выбирать в пределах .

Структурная схема двухконтурной системы с обратной связью по ЭДС двигателя приведена на рис. 8.17.

Таблица 8.7

Передаточные функции, схемы соединения и параметры оу (регуляторов)

Тип ОУ (регулятора)	Схема ОУ (регулятора)	Сопротивления входа и обратной связи	Передаточная функция регулятора	Параметры ОУ	Переходная функция
Пропорциональный П
Дифференциальный Д
Пропорционально-дифференциальный ПД
Пропорционально-дифференциальный ПД
Интегральный И		+
Пропорционально-интегральный ПИ		+
Инерционный (апериодический) А		+
Пропорционально- интегрально дифференциальный- ПИД

Передаточная функция регулятора ЭДС без учета фильтра определяется уравнением

,

а с учетом фильтра

.

Рис. 8.17. Структурная схема двухконтурной системы, замкнутой по ЭДС двигателя

На рис. 8.18 построены зависимости якорного тока в первоначальный момент пуска вхолостую для трех случаев:

кривая 1 – для двухконтурной системы, замкнутой по скорости и настроенной по МО;

кривая 2 – для двухконтурной системы, замкнутой по ЭДС двигателя, с регулятором ЭДС, рассчитанным без учета фильтра;

кривая 3 – для двухконтурной системы, замкнутой по ЭДС двигателя, с регулятором ЭДС, рассчитанным с учетом фильтра.

Анализируя приведенные кривые переходных процессов при управляющем воздействии можно сделать следующие выводы:

- введение в цепь обратной связи фильтра вызывает увеличение перерегулирования в токе (рис. 8.18, кривая 2) и времени переходного процесса;

Рис. 8.18. Кривые якорного тока в начальный момент пуска вхолостую

- уменьшение коэффициента передачи (усиления) регулятора ЭДС, с одной стороны, снижает перерегулирование в токе (рис. 8.18, кривая 3), а, с другой, увеличивает статический перепад скорости при ударном приложении нагрузки ( рис. 8.19, кривая 3).

Рис. 8.19. Кривые якорного тока и перепада скорости при ударном приложении нагрузки: кривая 1 – для двухконтурной системы, замкнутой по скорости и настроенной по МО; кривая 2 – для двухконтурной системы, замкнутой по ЭДС двигателя, с регулятором ЭДС, рассчитанным без учета фильтра; кривая 3 – для двухконтурной системы, замкнутой по ЭДС двигателя, с регулятором ЭДС, рассчитанным с учетом фильтра