Ограничение тока и момента электропривода

Задающее напряжение в системе управления часто подается скачком, в этом случае возникает форсировка сигнала управления, то есть сигнал управления в начальный момент пуска или торможения имеет намного большее значение, чем в установившемся режиме. По мере разгона ЭД или, наоборот, при его торможении форсировка сигнала снижается, в результате процессы разгона и торможения получаются ускоренными в начале и замедленными в конце. Поскольку форсировки сигнала могут достигать больших значений, то ток в процессе пуска и торможения может превышать допустимый, поэтому возникает необходимость введения ограничений тока или момента. В некоторых случаях перед нами стоит задача стабилизации момента, например, в приводах механизмов, работающих с резко переменной нагрузкой, или на упор. Стабилизация момента в рассматриваемых системах реализуется обычно с помощью ООС по току, что позволяет получить резкое снижение скорости при приблизительно постоянном моменте. С помощью ОС по току получают и необходимые динамические характеристики. Для ограничения тока или момента используется так называемая токовая отсечка. По сути это нелинейная ОС (задержанная ОС), которая вступает в действие лишь при определенных условиях (рис. 2.8).

Рис.2.8. Схема задержанной ОС по току (а) для нереверсивного привода;

(б) для реверсивного привода.

Отсечка осуществляется введением в цепь ОС опорного напряжения и вентиля V, обеспечивающего действие связи только при превышении сигналом ОС значения опорного напряжения, в результате сигнал обратной связи с отсечкой можно определить:

,

где - единичная функция по току,

причем при и при .

Таким образом, ОС будет действовать только тогда, когда ток ЭД превышает ток отсечки. Это приводит к тому, что на электромеханической характеристике привода появляется крутопадающий участок, обусловленный включением ООС по току.

Рис.2.9. Электромеханическая характеристика привода с отсечкой по току

На рис 2.9:

I_ст – ток стопорения;

I_от – ток отсечки.

На практике значение тока отсечки или соответствующее значение момента рассчитывается из условия электрической или механической прочности и обычно имеет вполне определенную величину, что позволяет осуществить отсечку за счет введения стабилитронов в цепь ОС (рис. 2.8).

Уравнение электромеханической характеристики ЭП в системах с токовой отсечкой и ОС по скорости и напряжению будет выглядеть так:

(2.18)

Регулирование тока отсечки производится регулированием опорного напряжения . Уровень стабилизации тока двигателя при действии ОС по току может быть оценен по уравнению ЭДС преобразователя. Это уравнение записывают для случая стопорения двигателя ( ):

.

Следовательно,

. (2.19)

Для того чтобы повысить уровень стабилизации момента, в систему вводят задержанную ОС по скорости (отсечку по скорости), которая позволяет отключить ОС по скорости, когда ток превышает значение тока отсечки. Поскольку настройка отсечки по скорости в момент отсечки по току затруднена, отсечку по скорости проводят чуть позже отсечки по току (рис. 2.10). Такая настройка ОС позволяет, кроме того, исключить снижение момента перегрузки двигателя при снижении напряжения цепи.

	ООС по I

Рис.2.10. Электромеханическая характеристика привода с отсечкой

по току и скорости

Функциональная схема системы ЭП с отрицательными ОС по току и скорости с отсечками представлена на рис. 2.11. Отсечку по току осуществляет стабилитрон V1, т.к. уровень стабилизации тока (момента) может быть выбран однозначно, исходя из его допустимого или требуемого значения. Отсечку по скорости обеспечивает диод V2, когда опорное напряжение (по скорости) меньше напряжения датчика обратной связи ( ).

Рис.2.11. Схема замкнутой системы УП – Д с обратными связями по скорости и току с отсечками

Регулирование скорости в такой системе ЭП изменением задающего напряжения U_з невозможно, т.к. при уменьшении скорости ниже скорости отсечки ( ) ОС по скорости отключается. Скорость регулируется одновременно с изменением опорного напряжения ( ).