3.5. Замкнутая суэп постоянного тока со стабилизацией момента

Функциональная схема такой СУЭП приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Замкнутая СУЭП стабилизации момента.

РМ – регулятор момента; ДМ – датчик момента;

U_З – задающее напряжение, пропорциональное заданному

Моменту м; крм – коэффициент усиления регулятора момента;

К_М – коэффициент усиления датчика момента

Уравнения, описывающие рассматриваемую СУЭП в статике:

; (3.23)

Подставив U_П из первого уравнения во второе и разрешив его относительно момента, получим выражение для механической характеристики привода:

(3.24)

где ‑ общий коэффициент усиления разомкнутой системы;

‑ жесткость механической характеристики электродвигателя.

Из уравнения (3.24) следует, что введение отрицательной обратной связи по моменту снижает жесткость механической характеристики в 1+К раз, и при большом значении К характеристика становится очень мягкой, как показано на рис. 3.6,

где ‑ момент короткого замыкания (при =0).

Рис. 3.6. Механические характеристики привода

С обратной связью по моменту.

Чем больше величина К, тем ближе характеристика к вертикальной М=М₀=Const. Изменением задающего напряжения, а, следовательно, и величины момента короткого замыкания М_К можно получить семейство механических характеристик, показанных на том же рисунке.

4. Суэп постоянного тока с подчиненным регулированием

4.1. Общие сведения

В электроприводах с несколькими обратными связями и общим регулятором трудно обеспечить качественное протекание переходных процессов, даже с использованием корректирующих устройств.

Поэтому широкое применение находят СУЭП подчиненного регулирования с раздельными регуляторами скорости РС и тока РТ, как показано на рис. 4.1.

Рис. 4.1. СУЭП постоянного тока с подчиненным регулированием

Т.к. тиристорные преобразователи требуют сравнительно маломощных управляющих сигналов, регуляторы РС и РТ легко реализуются на операционных усилителях, осуществляющих одновременно с усилением необходимые математические операции над входными электрическими сигналами.

Операционный усилитель (ОУ) ‑ это электронный усилитель с нечетным числом каскадов с большим коэффициентом усиления (1000 и более), охваченный сильной отрицательной обратной связью (ООС).

Рис. 4.2. Операционный усилитель

ОФП усилителя определяется отношением сопротивления обратной связи Z_ос(р) к входному сопротивлению Z₁(р) в операторной форме.

В рассматриваемых электроприводах чаще всего применяют пропорциональный (П) и пропорционально-интегральный (ПИ) регуляторы.

Для получения П регулятора с коэффициентом усиления К_р на входе усилителя и в цепи обратной связи используют активные резисторы: Z₁(p)=R₁, Z_oc(p)=R_oc. Коэффициент усиления такого ОУ K_p=R_oc/R₁.

Для получения ПИ регулятора в цепи обратной связи включают последовательно резистор с сопротивлением R_ос и конденсатор емкостью C.

В этом случае ОФП регулятора:

где – коэффициент интегральной составляющей регулятора.

Выражение для ОФП можно также записать в следующем виде:

,

где – постоянная интегрирования регулятора.

В общем случае система подчиненного регулирования может содержать N контуров по числу регулируемых переменных, причем каждый внутренний контур обратной связи подчинен следующему по отношению к нему внешнему контуру.

Подчиненность выражается в том, что задающим воздействием для внутреннего контура является выходная величина регулятора ближайшего внешнего контура. Каждый контур реализует принцип регулирования по отклонению и имеет свой регулятор.

В электроприводе, показанном на рис. 4.1, два контура: внутренний подчиненный контур регулирование тока, содержащий регулятор тока РТ, преобразователь П, якорную цепь электродвигателя М и жесткую ООС по току, и внешний контур регулирования выходной координаты привода (угловой скорости  ). Этот контур содержит регулятор скорости РС, внутренний контур регулирования тока, электродвигатель М и жесткую ООС по угловой скорости .

Задающим воздействием для внешнего контура является напряжение U_ВХ = K_С, вырабатываемое задающим элементом ЗЭ, а для внутреннего контура – выходной сигнал регулятора скорости РС, пропорциональный заданному значению тока якоря.

В системах электропривода с подчиненным регулированием, как и в СУЭП с общим регулятором, возникает необходимость при скачкообразном воздействии на входе РС.

В системах электропривода с подчиненным регулированием достаточно просто решается задача ограничения величины тока в якорной цепи электродвигателя. Для этого достаточно ограничить уровень сигнала на выходе регулятора скорости, например, включением стабилитронов в цепи обратной связи ОУ, как показано на рисунке 4.3.

Рис. 4.3. Астатический регулятор скорости