14.5. Статические характеристики электропривода с замкнутой по скорости системой управления

Функциональная схема электропривода постоянного тока по системе ТП-Д с обратной связью по скорости приведена на рис.14.7. Уравнение механических характеристик для этой системы по аналогии с (6.11) будет:

, (14.1)

где: ω_0з – скорость холостого хода в замкнутой системе регулирования;

β_замк – жесткость механических характеристик в замкнутой системе управления;

E_d – э.д.с. преобразователя, питающего якорную цепь двигателя.

К

Рис.14.7. Функциональная схема системы ТП-Д с отрицательной обратной связью по скорости

ак было по-казано в §5.1, в системах управле-ния с отрицательной обратной связью по скорос-ти жесткость ме-ханических харак-теристикβ_замк уве-личивается по сравнению с жесткостью характеристик в разомкнутой системе β в (1+К) раз (см.5.8), где К – коэффициент усиления разомкнутой системы. Для рассматриваемой схемы этот коэффициент будет

. (14.2)

Здесь: к_у – коэффициент усиления усилителя;

- коэффициент усиления преобразователя;

- коэффициент обратной связи по скорости;

С=кФ – машинная постоянная (см.6.6).

Электропривод по рассматриваемой схеме описывается следующей системой уравнений

(14.3)

Решая уравнения (14.1) и (14.3) с учетом (14.2) относительно ω получим выражение для механических характеристик привода в замкнутой системе

. (14.4)

Механические характеристики и принцип их формирования в замкнутой по скорости системе управления представлена на рис.5.5. Из (14.4) следует, что для увеличения жесткости механических характеристик нужно увеличивать коэффициент усиления К, что может достигаться увеличением коэффициента усилителя к_у. При механические характеристики привода будут абсолютно жесткимии их уравнение будет.

При конечных значенияхк_у=var жесткость механических характеристик замкнутой системы будет определяться величиной .

О

Рис.14.8. Функциональная схема системы ТП-Д с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по току

бычно по условиям эксплуатации технологических установок необходимо ограничивать максимальный момент, развиваемый двигателем, на уровне (2÷3)М_н. С этой целью в замкну-тых системах электропривода применяется за-держанная отри-цательная об-ратная связь по току якоря, называемая токовой отсечкой. Функциональная схема электропривода постоянного тока с отрицательной обратной связью по скорости и токовой отсечкой приведена на рис.14.8. Токовая отсечка в этой схеме реализована на стабилитронах VS1 и VS2. Уравнения цепи обратной связи по току будет:

если

, если . (14.5)

I_отс – ток якоря, при превышении которого вступает в действие отрицательная обратная связь по току.

В

Рис.14.9. Механические характеристики системы ТП-Д с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по току

результате совмест-ного действия отрицатель-ных обратных связей по скорости и току форми-руется механическая характеристика (см.рис.14.9), которая состоит из двух участков: рабочего (1) с высокой жесткостью и участка (2) ограничения момента. На рабочем учас-тке, пока не действует отрицательная обратная связь по току, механические характеристики описываются уравнением (14.4). При I_я>I_отс работа электропривода может быть описана следующими уравнениями

(14.6)

В результате решения этой системы уравнений относительно ω с учетом (14.2) получим уравнение механической характеристики для второго участка

. (14.7)

Первые два слагаемых уравнения (14.7) определяют скорость идеального холостого хода механической характеристики для второго участка

.

Жесткость механической характеристики на втором участке будет

.

Если , то жесткость механической характеристик на втором участке будет, т.е. предельная жесткость механической характеристики зависит от соотношения коэффициентов обратных связейк_т и к_с.

Э.д.с. преобразователя E_d при работе двигателя с замкнутой системой управления не остается постоянной, а изменяется в соответствии с уравнением

.

На рабочем участке механической характеристики скорость примерно постоянна. С увеличением нагрузки на валу двигателя E_d возрастает, как показано на рис.14.9. После перехода на второй участок скорость снижается до нуля, наступает режим стопорения и E_d уменьшается до величины .

Таким образом, для формирования желаемой механической характеристики преобразователь должен иметь необходимый запас по величине E_d в соответствии с соотношением

.

В этой случае жесткость верхней механической характеристики β_замк1 будет постоянной при всех нагрузках вплоть до М_отс.