Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Воспользовавшись уравнением (5.39)„найдем К= "'" — 1 =30. ~ ~ном Р)доп Исходя из условия устойчивости (5.40) К. 13,7. Таким образом, при значении К=30 система электропривода теряет устойчивость и обеспечить заданный диапазон регулирования скорости при таких параметрах привода невозможно. Поэтому необходимо либо применять корректирующие устройства, позволяющие сохранить устойчивость системы при большом значении коэффициента усиления, либо использовать другой стандартный регулятор.
Регулируемый привод с ПИ-регулятором скорости, имеющий передаточную функцию 1+ трр Юр =Кр Для уменьшения статизма и увеличения диапазона регулирования увеличивают общий коэффициент преобразования К, однако из огра,ничений по устойчивости следует: К( — + — + —. Тм Ум ~я Тя В этом случае КрКпКл (1+ рр) Км рр(1+ яр)(1+~Р) А(р) '(~ А(р) (5.42) Пример 5.4. Определить минимальную частоту вращения и диапазон регулирования привода (см.
пример 5.3), в котором применен ПИ-регулятор скорости. Дополнительные данные, необходимые для расчета: К„=2 рад/(В.с); К„=10; Кр — — 5; К,= где А (Р) =~4Р +влзр +~~р +0~~0+йо,' здесь 04=7м7я7р'Г," йз= 7р7„~ Х (т +т); ~2 Ур(Т +~); 01=Тр(1+~); ЙО=КрКпКдКчг=К. В статическом режиме, т. е. при р=О, из выражения (5.41) следует, что Ай- О. Это означает, что жесткость статических механических характеристик электропривода с ПИ-регулятором скорости бесконечно велика и диапазон регулирования привода должен стремиться к бесконечности. Включение интегрирующего звена в прямой тракт преобразования замкнутой системы привода делает систему астатической. В астатических системах (в системах с астатизмом первого порядка) статическая погрешность, вызванная постоянным моментом сопротивления, стремится к нулю.
Для определения численного значения диапазона регулирования скорости следует применять уточненную передаточную функцию ПИ-регулятора (см. табл. 5.6). В этом случае снижение скорости при номинальной нагрузке Км (Кр+ Квх) ~~ном=К К К' У" К ~ном. .=0,125 В/(рад.с). Операционный усилитель ПИ-регулятора имеет коэффициент усиления .К„=50 10Э и К„~1.
По выражению (5.42) определим снижение скорости при номинальной нагрузке в области очень низких скоростей ЬИ„, .=0,8 10-' рад/с. Исходя из заданной статической погрешности найдем минимальную скорость привода И = нам=0,8 1О-' рад/ с или и, ы0,08 мин '. Р!лил т1п — 1 Если считать, что номинальная частота вращения двигателя ано~ —— 1000 мин —, то ПИ-регулятор скорости позволяет создать привод с диапазоном регулирования ,О~ 12 500.
Система подчиненного регулирования Система подчиненного регулирования представляет собой много- контурную систему с каскадным включением регуляторов. Число регуляторов и контуров регулирования равно числу регулируемых параметров. Название системы объясняется тем, что выходной сигнал регулятора, включенного во внешний контур, является задающим для регулятора, включенного во внутренний контур, т. е. один регулятор подчинен другому.
Регуляторы настраивают независимо и последовательно от внутреннего контура к внешнему. Система подчиненного регулирования привода постоянного тока (рис. 5.13) содержит основной контур регулирования скорости (сигнал Рис. 5.13. Схема регулируемого привода, выполненного по системе подчиненного ре- гулирования обратной связи и,., по скорости) и внутренний, подчиненный контур регулирования силы тока (сигнал обратной связи и,, по току). Двигатель постоянного тока М с независимым возбуждением питается от тиристорного преобразователя У и регулируется по цепи якоря.
Сигнал обратной связи по току снимается с датчика тока ВА, включенного в цепь якоря двигателя, и поступает на регулятор силы тока РТ. Обратная связь по скорости осуществляется с помощью тахогенератора ВЯ, напряжение которого подается на вход регулятора скорости РС. На этот же регулятор подается управляющее (задающее) напряжение и,. Система подчиненного регулирования отличается высокой степенью стандартизации и унификации структуры и элементов привода, что значительно упрощает его изготовление, наладку и ремонт. В регулируемом электроприводе станков чаще всего применяют ПИ-регуляторы в контуре тока и контуре скорости. Такие системы привода называют двукратно интегрирующими.
Они обеспечивают широ- кий диапазон регулирования и малую статйческую погрешность при возмущении по моменту сопротивления. Настройка П И-регулятора тока на технический оптимум. При стандартной настройке контура тока обычно пренебрегают внутренней обратной связью по ЭДС (штриховая линия на рис. 5.14). Это пренебрежение справедливо, если электромагнитная и электромеханическая постоянные двигателя значительно превосходят постоянную времени силового преобразователя. Рис. 5.14. Структурная схема системы подчиненного регулирования Объект регулирования контура тока представляет собой тиристорный преобразователь и цепь якоря двигателя и состоит из двух последовательно включенных апериодических звеньев с постоянными времени т и Т„.
При этом считается, что Т,~~т. Задача Пи-регулятора тока заключается в компенсации большой постоянной времени объекта регулирования. Параметры регулятора выбирают следующим образом: У'„Я~, У р.т=У"яр Кр.т=2 .~ у(' ° (5АЗ) (5.45) При этом передаточная функция контура тока 1 1 К (2т'р'+2ср+1) К (1+2тр)' (5.44) Настройка на технический оптимум придает контуру тока динамические свойства, близкие к свойствам звена первого порядка с удвоенной малой постоянной времени. Настройка П И-регулятора скорости на симметричный оптимум.
Предварительно выполнена настройка ПИ-регулятора тока и передаточная функция оптимизированного контура тока выражается уравнением (5.44) и соответствует апериодическому звену с постоянной времени 2т. Объект регулирования контура скорости содержит большую постоянную времени Т, которая должна быть скомпенсирована регулятором скорости. При стандартной настройке на симметричный оптимум параметры ПИ-регулятора скорости выбирают таким образом: РК,Тм с Р.с=~Р Кр.с 4РКРЛ ' В этом случае передаточная функция контура скорости 1+2~ 1+2~ '.И) — ( . „, „, —, „, „, (5.46) где д=4 тр — безразмерный оператор дифференцирования. ~О Рис, 5.18.
Структурная схема контура тока (а) и кон- тура скорости (б) Передаточная функция контура тока (рис. 5.18, а) Ю,., й~)— ~~~~ + (~~ ~ + ~~н) и' р. ~1~ и (5.53) Передаточная функция контура скорости (рис. 5.18,6), в котором обратная связь осуществляется по скорости вала двигателя с помощью встроенного тахогенератора (подобную систему применяют в большинстве станочных приводов), имеет вид ц, йю «Р) 2вн 5.54 М) ~~~~~„+ ~~ (.
) Передаточная функция по скорости выходного вала эквивалентной расчетной схемы привода Ю... (р) = —" =Ю . (Р) Ф'а М), ~п (Р) М) где ИУ,(р) определяют по формуле (5.23). (5.55) Регулируемый привод главного движения В приводе главного движения реализуют двухзонное регулирование. Для регулирования с постоянным максимально допустимым моментом изменяют напряжение на якоре двигателя постоянного тока при неизменном возбуждении так же, как это делается в приводе подачи.
Угловая скорость при этом регулируется вниз от номинала, и диапазон регулирования может быть достаточно большим. Регулирование с постоянной максимально допустимой мощностью осуществляют путем изменения силы тока возбуждения при неизменном напряжении на якоре. При этом скорость вращения изменяется вверх от номинальной в небольшом диапазоне, который определяется коммутационными возможностями двигателей постоянного тока.
В специальных ~шпиндельных» двигателях этот диапазон доведен до 10: 1. Привод главного движения имеет два тиристорных преобразователя, один для питания цепи якоря, другой для цепи возбуждения. Напряжение на якоре и поток возбуждения можно регулировать не- зависимо от двух автономных задатчиков. Однако при этом могут возникнуть нежелательные режимы работы, такие, например, как пуск при пониженном возбуждении.
При зависимом управлении магнитный поток остается номинальным до тех пор, пока скорость двигателя меньше основной. Затем повышение угловой скорости обеспечивается за счет ослабления магнитного потока. Схема управления имеет только один задатчик скорости общий на обе зоны регулирования. Система управления напряжением якоря имеет замкнутый контур по скорости двигателя с регулятором скорости РС и подчиненный ему контур тока с регулятором тока РТ (рис. 5.19, а). Ф;Я;е Рис. 5.19.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
