Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 22
Текст из файла (страница 22)
„„= 300 В, /!„= 25, Та = Т„= =0,01 с; а также передаточный коэффициент тахогенератора /ст, = /с., = =0,032 В с/рад. 134 По условию задачи принимаем за элементную базу построения регуляторов операционные усилители с напряжением питания +15 В и выходным стабилизированным напряжением АЙ!0 В (например, микросхемы типа К553 УД2). Для контура тока без учета влияния ЭДС двигателя используется пропорционально-интегральный тип регулятора с передаточной функцией /(тт(р) = (Т„,р-о 1)/Тмр и параметрами Та, = Т, = = 0,022 с, Т„= 2 Т„/„. Для заданного токоограничения на уровне / „= 63 А и максимального стабилизированного напряжения на входе контура тока и„„„= и„, = 10 В определяем коэффициент обратной связи по току /с„= и„„/7„,„= 0,16 Ом и постоянную интегрирования регулятора Тм =0*02 — '=0 02 ' = 0,044 с.
/с„/с., 25 0,16 /с„' 18 Действие ЭДС двигателя на контур тока при пуске с насыщенным регулятором скорости снижает максимальный ток до значения 7 ~хааа 2Т„' !+ —" Т„ Здесь Т„=/соА„./=0,83' 1,8 0,05=0,062 с. Подставляя полученное значение в приведенную выше формулу, получаем Т„= =47 7 А. 63 О, 062 При выборе типа регулятора скорости следует учитывать допустимый по условию задачи статизм регулирования скорости знои ном < 0 05 соо соо Раоа Статизм, соответствующий естественной механической характеристике элсктропривода, составляет Следовательно, требуемое повышение жесткости механической характеристики 11„, 8, 016 О 8„, 005 135 Рис. 5.22. Схемы регуляторов тока и скорости Пропорциональный регулятор скорости обеспечивает повышение жесткости — — — = 1,55. 0, Т„О 062 0 4Т„О 04 Таким образом, П-РС не обеспечивает требуемого статизма регулирования скорости и следует принять пропорционально-интегральный тип регулятора с передаточной функцией ( ) Тк2Р+1 рс Р и параметрами Т„, = 8 Т„= 0,08 с; Т„= 8 Тр/басре.
Здесь )срс = = — '" — = 5,2. Отсюда Т,ц —— ' — — 0,0154 с. Уся/св.с У 8 0,01 /с„4Т, 02 52 Для реализации регуляторов тока и скорости используем операционные усилители в схеме включения ПИ-регулятора (рис. 5.22). Параметры регуляторов обеспечиваются соответствующими значениями сопротивлений и емкостей с учетом условия, что сопротивление нагрузки усилителя гс„,„должно быть не меньше допустимого А,.„(для типовых микросхем А,„= 2 кОм). Для регулятора тока С.„=0,5 мкФ; 4„„=44 кОм; Т„=Я.ыС.„= =0,022 с; гс„„= 88 кОм; Т„=)с,„,Ссн =0,044 с. Для регулятора скорости С„„= 1 мкФ; А.,2 —— 80 кОм; Т„, = = ГСсс2Ссс2= 0 08 С~ Явя2 = 15,4 КОМ; Тя2 = Явя2Сас2 = 0,0154 С. Максимальное задающее напряжение (/„„„„= lс., 1сяЕя, = 0,032 х х0,83.233 = 6,2 В.
5.3.3. Система двухзонного регулирования скорости электропривода В системах двухзонного регулирования скорости основная часть (до номинальной скорости) всего диапазона регулирования обес- 136 печивается изменением напряжения на якоре двигателя от нуля до номинального значения при номинальном потоке возбуждения, а при скорости выше номинальной (в верхней части диапазона регулирования) — изменением потока возбуждения двигателя при постоянном напряжении на якоре или ЭДС двигателя. Анализ и синтез контуров регулирования тока якоря и скорости двигателя при постоянстве потока возбуждения были рассмотрены выше.
В настоящем подразделе рассматриваются особенности управления при регулировании скорости лишь в зоне изменения магнитного потока двигателя. По мере увеличения скорости выше номинальной (о2' = о2/а2„,„> > 1) за счет уменьшения магнитного потока Ф = Ф/Ф„.„в 1/со при У' = У/(/„,я = 1 допустимый момент двигателя при 1*= ///„.„= = 1 меняется пропорционально потоку (2)2" в Ф'), а допустимая мощность Р' = Р/Р„,„= 1 остается постоянной. Поэтому применение двухзонного регулирования скорости целесообразно для тех производственных механизмов, у которых на высоких скоростях снижается момент статической нагрузки. Примером таких механизмов являются реверсивные станы горячей прокатки, у которых при последних пропусках, когда длина прокатываемого металла становится значительной, а усилия его обжатия снижаются, с целью уменьшения времени прокатки и увеличения производительности стана скорость привода увеличивается за счет уменьшения магнитного потока двигателя.
Широко применяется двухзонное регулирование скорости и для металлорежущих станков, у которых в зависимости от направления движения рабочего инструмента и режимов резания заметно меняются моменты статических нагрузок. Электропривод с двухзонным регулированием скорости (рис. 5.23), кроме системы регулирования скорости с подчиненным контуром тока (см. рис. 5.16), содержит внутренний контур тока возбуждения (КТВ) и внешний контур ЭДС двигателя (КЭ) (иногда — напряжения на якоре двигателя). Контур тока возбуждения включает в себя тиристорный возбудитель ТВ, регулятор тока возбуждения РТВ с выходным напряжением ирга, датчик тока возбуждения ДТВ с коэффициентом передачи )с.„, шунт тока возбуждения ШВ в цепи обмотки возбуждения двигателя ОВД.
На входе РТВ сравниваются напряжение задания и„, тока возбуждения и напряжение обратной связи и„, с выхода ДТВ. Контур ЭДС включает в себя замкнутый КТВ, регулятор ЭДС лвигателя РЭ и датчик ЭДС двигателя ДЭ с передаточным коэффициентом 1слэ. Выходное напряжение ДЭ "дэ = /сдэ((гя — /я)(я я(1 е ТяР)) = /сдэЕя пропорционально ЭДС двигателя Е,. Здесь Тя = Е,„ /А„я — электро- магнитная постоянная времени якоря двигателя.
137 Рис. 5.23. Функциональная схема электропривода с лвухзонным регули- рованием скорости Поскольку при изменении направления скорости двигателя знак идз меняется на противоположный, а знак напряжения отрицательной обратной связи по ЭДС и., на входе РЭ меняться не должен, к выходу ДЭ подключается блок выделения модуля ЭДС БМ. Напряжение задания ЭДС двигателя и„устанавливается равным выходному напряжению ДЭ ~ идэ„.„~ при номинальной ЭДС двигателя. Поэтому при работе двигателя со скоростью менее номинальной (в первой зоне диапазона регулирования скорости), когда и„> и„, при и„< ~ илз„„, ~ выходное напряжение РЭ и,з за счет интегральной составляющей его передаточной функции становится максимально допустимым и ограничивается с помон~ью блока ограничения возбуждения БОВ на уровне, при котором напряжение и„„на входе замкнутого КТВ будет определять задание номинального тока возбуждения двигателя 1, „,„Благодаря этому в первой зоне диапазона регулирования скорости двигателя (при ез с ез„..) ток его возбуждения поддерживается на уровне номинального.
Как только ЭДС двигателя достигнет номинального значения (при со л в„.„), при котором напряжения и„и и„сравняются, регулятор РЭ выйдет из режима ограничения его выходного напряжения и контур КЭ замкнется. При этом система перейдет в режим стабилизации номинальной ЭДС двигателя, а увеличение 138 скорости двигателя выше номинального значения будет происходить уже за счет уменьшения тока и, соответственно, потока возбуждения двигателя. Минимально допустимый ток возбуждения У„„„„, при котором скорость двигателя достигает максимального значения в,„,„, ограничивается предельно минимальным выходным напряжением и,.„блока БОВ.
Кроме обратной связи по ЭДС двигателя в системах двухзонного регулирования скорости возможны варианты ослабления потока двигателя в функции выходного напряжения или ЭДС управляемого преобразователя. Отличия между ними в технической реализации датчиков напряжения или ЭДС преобразователя, а также в синтезе регуляторов контуров напряжения и тока возбуждения двигателя 12, 22]. Обобщенная структурная схема электропривода с двухзонным регулированием скорости с обратной связью по ЭДС двигателя представлена на рис.
5.24. Передаточные функции между моментом и током якоря, а также между ЭДС двигателя и его скоростью зависят от магнитного потока двигателя. Этот факт отражен введением в структурную схему якорной цепи двигателя функций произведения между указанными переменными. Передаточная функция между выходной ЭДС тиристорного возбудителя ТВ и напряжением управления и„, = ир Е„„(р) /с„, и„,(р) Т„„р + 1' где 1г„, — передаточный коэффициент тиристорного возбудителя, 1г„, = Е„„„,„,/ит,„,„; Т„, — суммарная постоянная времени цепи управления тиристорным возбудителем. Передаточная функция между выходной ЭДС тиристорного возбудителя и током обмотки возбуждения двигателя 1, с учетом вихревых токов в стали его магнитопровода и без учета потока рассеяния )Р ( ) Тв (Р) Та.тр + 1 Е„,(Р) )Ц(Т, + Т,,)Р+11' где ҄— электромагнитная постоянная времени фиктивной короткозамкнутой обмотки двигателя, учитывающая влияние вихревых токов, наводящихся в полюсах и станине лвигателя при быстрых изменениях в них магнитного потока ( Т, „л (0,06 ...
0,2) Т;, наибольшие значения имеют двигатели с нешихтованными станинами); Я, — суммарное сопротивление цепи обмотки возбуждения двигателя, включающее сопротивление обмотки возбуждения и эквивалентное сопротивление силовой цепи собственно тиристорного возбудителя; Т, — электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения. 139 ц к а 140 141 а е а о и а х о и ж о а К а. х о х » а о со а м а а а а о а и о о с ~б Ю х о Х 4'Ф й а. » м » а о Последняя определяется по формуле т, = Е,/Я„ где Е, — индуктивность обмотки возбуждения на линейном участке кривой намагничивания. При этом Е„= 2ро/г„„ш,Ф„,„//, „,„, где р, — число пар полюсов двигателя; /㄄— коэффициент насыщения кривой намагничивания, )с„„= У, „„„/У, „„„; и, — число витков обмотки возбуждения на полюс. Под У,,„,„понимают ток возбуждения, создающий номинальный поток Ф„,„при отсутствии насыщения магнитной цепи двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
