Тема 6.5. Настройка контура регулирования тока ДПТ без учета влияния ЭДС.

Правильная настройка регулятора тока РТ является необходимым условием получения нужного качества переходных процессов в замкнутых системах автоматического регулирования. Быстродействие контура регулирования тока (внутреннего контура) определяет предельно возможное быстродействие контура регулирования скорости (внешнего контура).

Рис. 8-76. Структура контура якорного тока:

R_э, Т_э — сопротивление и электромагнитная по­стоянная времени якорной цепи: K_B, К_T — коэф­фициенты усиления преобразователя и датчика тока; Тµ, — сумма малых постоянных времени то­кового контура.

В ходе наладочных работ для выбора нужного значения быстродействия контура регулирования тока необходимо рассчитать и выбрать значение сопротивления резисторов R2 и R_т и емкость конденсатора С_т. При этом в этой теме рассматривается методика выбора этих значений в предположений что ЭДС двигателя не оказывает существенного влияния на качество динамических процессов контура регулирования тока (обмотка возбуждения отключена).

Определение параметров контура регулирования тока проводится в следующей последовательности:

1. Задаются емкостью конденсатора С_т = 0,2 ÷ 1 мкФ.

2. Расчитывают сопротивление резистора R_т = , где Тэ- электромагнитная постоянная времени якорной цепи (принимается равной 1 ÷ 5 мсек или определяется экспериментально).

Рассчитанные значения С_т и R_т в цепи обратной связи регулятора тока РТ обеспечивают компенсацию электромагнитной постоянной времени якорной цепи.

3. Ориентировочно определяют сопротивление резистора R2: R2 = ,

где Т_µ - сумма малых постоянных времени контура регулирования тока (принимается равной

4 ÷10 мсек); К_в = – коэффициент усиления ТУВ; - напряжение управления, соответствующее значению ; К_т – коэффициент усиления (передачи) датчика тока; R_э – сопротивление якорной цепи двигателя.

Вычисленное значение сопротивления R2 обязательно должно быть проверено экспериментально, так как все составляющие, входящие в эту формулу, могут иметь значительную погрешность.

4. Собирают схему контура якорного тока (рис.8-76), отключая при этом цепь возбуждения двигателя и цепь обратной связи по скорости вращения двигателя.

5. На вход регулятора тока через резистор R подают такой входной сигнал U, чтобы по якорной цепи протекал начальный непрерывный ток для исключения влияния зоны нечувствительности на быстродействие контура РТ.

6. Затем входной сигнал увеличивают скачком, подавая через резистор R1 сигнал U_вх. При этом установившиеся значение якорного тока должно также увеличится.

По осциллографу, подключенному к выходу датчика тока ДТ, наблюдают график переходного процесса изменения тока якоря. Значение сопротивления резистора R2 считается правильно выбранным, если перерегулирование выходного значения тока находится на уровне 5 ÷ 8 % от установленного значения. Если перерегулирование окажется больше, то сопротивление R2 необходимо увеличить. Если перерегулирование имеет значение меньше 5 %, то значение сопротивления R2 необходимо уменьшить (см. рис.8-77, а).

Рис. 8-77. Переходный процесс (t) для выходной величины датчика тока:

а — оптимальная настройка; б — апериодическая настройка

7. Оптимальное быстродействие в контуре регулирования тока будет в том случае, если время нарастания выходной величины до первого установившегося значения примерно равняется 4,7Т_µ. По экспериментальным данным величина Т_µ обычно составляет 4 ÷10 мсек.

8. В том случае, если отношение < Т_э, то имеет место недокомпенсация электромагнитной постоянной времени Т_э и время нарастания якорного тока возрастает по сравнению со значением 4,7Т_µ. В том случае, когда динамические параметры якорной цепи неизвестны, целесообразно выбирать величину заведомо больше, чем Т_э. Незначительная перекомпенсация при этом не приведет к существенному искажению графика переходного процесса. Если перекомпенсация окажется существенной, то график переходного процесса оказывается искаженным и в этом случае необходимо уменьшить сопротивление резистора R_т.

9. После настройки и выбора элементов контура входной сигнал U_вх устанавливается таким, при котором ток якоря двигателя находится на уровне (0,3÷0,4)·Iн. Время нахождения двигателя под таким током должно быть минимальным, а обратная связь по скорости вращения двигателя обязательно должна быть отключена во избежание аварийного нарастании скорости вращения двигателя.

10. Иногда по условиям работы установки приходится уменьшать быстродействие контура тока. Для этого на входе контура устанавливается дополнительный фильтр (см. рис.8-76).

СР Тема 6.6. Настройка контура регулирования тока ДПТ с учетом влияния ЭДС.

Влияние ЭДС двигателя при подключенной к схеме обмотке возбуждения сказывается на росте коэффициента колебательности контура РТ и уменьшении коэффициента усиления РТ. Переходный процесс контура РТ при ступенчатом увеличении входного сигнала U_вх, полученный с учетом влияния ЭДС двигателя (рис.8-78) отличается от процесса полученного без учета влияния ЭДС двигателя (рис.8-77 в теме 6.5): при одном и том же значении U_вх уменьшается установившееся значение якорного тока и растет перерегулирование якорного тока.

Рис. 8-78. Структура контура якорного тока при учете влияния э. д. с.

Степень уменьшения установившегося значения тока якоря зависит от эквивалентной постоянной интегрирования контура В и электромеханической постоянной времени электропривода Т_эм. Коэффициент усиления контура РТ при этом будет равен

К = где В =

Колебательность переходного процесса тока якоря (количество колебаний тока якоря от старого установившегося значения до нового установившегося значения) возрастает с ростом соотношения , где Т_я –полная постоянная времени якорной цепи. Чем больше это соотношение, тем больше перерегулирование якорного тока.

Уменьшение коэффициента усиления регулятора тока должно быть в ходе наладочных работ скомпенсировано соответствующим увеличением усиления контура РС (операционного усилителя – регулятора скорости). Коэффициент усиления РС зависит от величины резистора R_с , включенного в цепь отрицательной обратной связи этого операционного усилителя. При увеличении сопротивления резистора R_с коэффициент усиления увеличивается, а при уменьшении - коэффициент усиления уменьшается. Таким образом, подобрав величину сопротивления R_с компенсируют уменьшение коэффициента усиления регулятора тока.

Повышенный коэффициент колебательности контура РТ ограничивает возможное быстродействие контура РС. Опыт проведения наладочных работ свидетельствует о том, что для современных систем импульсно - фазового управления при соотношении 4Т_я < Т_эм не возникает необходимости компенсации ЭДС вообще, так как ухудшение характера переходного процесса при этом незначительно. В этом случае настройку контура регулирования тока двигателя выполняют при неподвижном якоре двигателя по методике изложенной в предыдущей теме.

Если же 4Т_я Т_эм, а СИФУ достаточно быстродействующая, то параметры РТ выбираются из следующих соотношений: R_т· С_т = 4 Т_µ; .

При выполнении этих условий (установка в эти схемы новых рассчитанных значений R_т, С_т и R2) максимальное перерегулирование контура РТ будет составлять 43%. Для дальнейшего снижения перерегулирования в ходе наладочных работ необходимо установить на входе контура РТ специальный фильтр с постоянной времени 4Тµ (см. рис.8-76).

Далее выбранные и рассчитанные значения параметров РТ должны быть экспериментально проверены по следующей методике:

1. Предварительно на неподвижном приводе и при отключенной обмотке возбуждения вновь проверяется настройка контура РТ по методике изложенной в теме 6.5. При этом экспериментально определяются окончательные величины R_т, С_т и R2, а также величина соотношения

2. При отсутствии якорного тока устанавливается номинальное напряжение возбуждения на обмотке возбуждения двигателя.

3. На вход регулятора тока кратковременно подают сигнал задания по току U_вх такой продолжительности, при которой якорный ток достигает установившегося значения, после этого полярность этого сигнала меняют на противоположную (для исключения разгона двигателя до большой частоты вращения).

4. Сохраняя неизменным соотношение одновременно уменьшают значение R_т, R2 и R1 до такого уровня, при котором ток якоря имеет перерегулирование ниже 43 % при ступенчатом выходном сигнале U_вх.

5. После подбора необходимого значения резистора R_т принимают значение резистора R_зт , равное R_т.

6. При проведении вышеперечисленных наладочных работ системы управления ТУВ обоих направлений (при различных полярностях входного сигнала U_вх) должны быть настроены идентично, чтобы практически отсутствовала зона нечувствительности.

Для подбора величины сопротивлений резисторов в ходе наладочных работ как правило используются лабораторные магазины сопротивлений.