УСТАНОВИВШИЕСЯ РЕЖИМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

В этом разделе рассмотрены вопросы статического расчета систем стабилизации скорости вращения ЭП. Цель статического расчета – определение коэффициентов усиления регуляторов, необходимых для обеспечения заданного уровня стабилизации скорости вращения ЭП.

Существует достаточно большое число замкнутых систем стабилизации скорости вращения электроприводов постоянного тока. Наиболее часто находят применение следующие системы ЭП постоянного тока:

- с отрицательной обратной связью по напряжению якоря (ООСН);

- с отрицательной обратной связью по скорости (ООСС);

- с положительной обратной связью по току обмотки якоря (ПОСТ);

- с отрицательной обратной связью по напряжению якоря (ООСН) и с положительной обратной связью по току обмотки якоря (ООСН + ПОСТ);

- с отрицательной обратной связью по скорости и с положительной обратной связью по току обмотки якоря (ООСС + ПОСТ).

При сравнительно небольших диапазонах регулирования скорости вращения ЭП постоянного тока выполняют иногда с отрицательной обратной связью по ЭДС двигателя. При необходимости повышения точности стабилизации, как правило, применяют главную ОС по скорости, а иногда и дополняют систему положительной ОС по моменту нагрузки (току якоря), или переходят к астатической системе управления.

13.1. ЭП постоянного тока с отрицательной обратной связью по напряжению

Исходные уравнения электрического равновесия этой системы, рис. 199:

; (313)

, (314)

Рис. 199. Функциональная схема системы с ООС по напряжению

где: Е_п — ЭДС преобразователя; U_у — результирующее напряжение управления на входе системы; k_п = E_п/U_у — коэффициент усиления преобразователя; k_н = U_осн/U_п — коэффициент ОС по напряжению; R_п — эквивалентное сопротивление силовой цепи преобразователя.

Из (313) и (314) находим

(315)

Как видно из (314), ОСН действует как комбинированная связь — отрицательная по ЭДС преобразователя и положительная по току. Разрешим (313) и (314) относительно ЭДС

. (316)

Откуда видно, что ЭДС Е_п растет из-за положительной ОС по току якоря.

Нетрудно видеть, что в замкнутой по напряжению системе падение напряжения DU_пз при одинаковых нагрузках в (1+k_нk_п) раз меньше, чем DU_пр в разомкнутой системе.

Однако, поскольку система астатическая, то напряжение преобразователя U_п будет поддерживаться с ошибкой DU_{п. з}, определяемой статизмом S_хз внешней характеристики преобразователя.

(317)

где K = k_нk_п — коэффициент усиления (передачи) разомкнутой системы.

Таким образом, статизм S_хз (относительная ошибка замкнутой системы) зависит от коэффициента усиления преобразователя и коэффициента ОС.

Чем больше диапазон регулирования напряжения D = U_{п. о max}/U_{п. о min}, тем больше относительная ошибка, определяемая соотношением:

. (318)

S_х.р — статизм внешней характеристики разомкнутой системы.

Определим требуемый коэффициент усиления K = K_треб, исходя из заданного статизма характеристик и диапазона регулирования.

(319)

Уравнение (315) можно записать в таком виде:

(320)

где и — эквивалентные значения коэффициента усиления и внутреннего сопротивления преобразователя некоторой условной разомкнутой системы с теми же внешними характеристиками и теми же значениями U_з, что и рассмотренная замкнутая система (подобного рода замены замкнутой системы эквивалентной ей по основным характеристикам разомкнутой системы будут использованы и далее).