1.2. Динамические режимы работы.

Структурная схема двигателя постоянного тока в замкнутой системе представлена на рис. 1.1.3.

Rпр

СеФн

Ку

Кпр

Кос_U

-Мс(р) (р)

Uу(р) Uпр(р) -

Iя(р)

Uз(р)

1/Rя

СмФн

- Ед(р)

- Uос(р)

Мд(р)

Рис.1.1.3. Структурная схема системы «П-ДПТ»

с отрицательной обратной связью по напряжению.

В структурной схеме: Rя – сопротивление якорной цепи двигателя, Rпр – сопротивление преобразователя, См = Се – конструктивный коэффициент двигателя, Фн - полезный магнитный поток двигателя, Мд – электромагнитный момент двигателя, Мс - приведенный к валу двигателя момент нагрузки, J- приведенный к валу двигателя момент инерции системы, Ед – э.д.с. двигателя.

Передаточные функции по управляющему Wу(p) и возмущающему воздействиям Wf(p) замкнутой системы без учета электромагнитных составляющих, т.е. Тя=0 имеют следующий вид:

, (1.2.1)

, (1.2.2)

где – электромеханическая постоянная времени замкнутой системы электропривода.

Из уравнений (1.2.1) и (1.2.2) можно сделать вывод, что рассматриваемая динамическая система представляет собой апериодическое (инерционное) звено I-го порядка.

Если в уравнениях (1.2.1) и (1.2.2) положить Кос_U=0, то получим передаточные функции по управляющему и возмущающему воздействиям для разомкнутой системы:

, (1.2.3)

, (1.2.4)

Анализ соотношений (1.2.1-1.2.4) показывает, что при замыкании отрицательной обратной связи по напряжению коэффициенты передачи по управляющему и возмущающему воздействиям уменьшаются, и быстродействие системы при отработке этих воздействий (определяется постоянными времени апериодического звена Тм_зТм_р) увеличивается.

Повышение быстродействия системы электропривода при замыкании отрицательной обратной связи по напряжению можно объяснить следующим образом. В системе управления с ООС по напряжению в начале пуска скорость двигателя и напряжение преобразователя равны нулю. При этом на вход системы управления подается входной сигнал, в (1+Ку*Кпр*Кос_U) превышающий величину управляющего сигнала в разомкнутой системе при одном и том же значении установившейся скорости. Такая форсировка вызывает большой бросок тока якоря вследствие быстрого нарастания э.д.с. преобразователя в начальный период переходного процесса. По мере разгона двигателя форсировка уменьшается, так как растет сигнал отрицательной обратной связи, и в конце процесса в замкнутой системе на вход преобразователя подается такой же сигнал управления, как и в разомкнутой системе.

Таким образом, разгон до одной и той же скорости в системе с ООС по напряжению осуществляется быстрее, чем в разомкнутой при больших значениях тока в якорной цепи. В процессе разгона управляющий сигнал на входе преобразователя убывает и не обеспечивает линейного нарастания во времени э.д.с. преобразователя.

Аналогичная картина имеет место и при торможении, Если снять задающее напряжение при замкнутой обратной связи, то торможение будет осуществляться под действием отрицательного сигнала обратной связи, имеющего максимальное значение в начальный момент переходного процесса.