Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 240

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Как указывалось в § 4-1, нижний предел регулирова­ ния скорости, а следовательно, и диапазон регулирова­ ния определяются прежде всего жесткостью механических характеристик. Если к электроприводу не предъярляются специальные требования в отношении точности поддержа­

ния скорости при возмож­

 

 

 

 

 

ных отклонениях момента

 

 

 

 

 

статической

нагрузки

от

 

 

 

 

 

заданного

значения,

то

 

 

 

 

 

обычно

принимается,

что

 

 

 

 

 

на нижнем пределе регу­

а

мии

 

 

 

лирования скорости оста-

 

 

 

новка двигателя (стопоре-

 

Г'АМ~^

 

 

 

ние)

может

происходить

 

 

 

 

 

при

увеличении момента

 

 

 

 

 

статической

нагрузки

до

Рис. 5-6.

К определению предель­

двукратного номинального

ного

диапазона

регулирования

момента

двигателя,

как

 

 

в

системе

Г — Д.

показано на рис. 5-6.

В

 

со =

0,

получаем для ниж­

этом случае, полагая в (5-8)

ней характеристики из диапазона, регулирования

 

 

 

соо г - д . м и к —

 

R„

 

 

 

 

 

 

2

( * ф н)2 М п.

 

При

М = М я скорость

двигателя при

его работе на

этой характеристике равна:

 

 

 

 

 

.

м .

© м и н : (*ФН)2

н~

М„

( 5 - 1 6 )

Рг

С другой стороны, наибольшая скорость при UH = Ег.н

© м а к с = ®и по е — 7 Г ? г Г \

( 5 - 1 7 )

(АФи)2'

 

Тогда предельное значение диапазона регулирования

СОде (АФц)2 л _^ое

М„ ' Р г _ д | — 1 . ( 5 - 1 8 )

Переходя в полученном выражении к относительным единицам при условии, что в качестве генератора исполь­ зуется электрическая машина с такими же параметрами, как у двигателя, находим:

ТХтяКГ'. —2Яя l= 4 l P e * J - l .

(5-18а)

233

Для выпускаемых электрических машин постоянного тока независимого возбуждения значения /?п* в соответст­ вии с рис. 2-4 лежат в пределах 0,13—0,03. При указан­ ных условиях 1}Макс = 7 -г- 15. Такое значение диапазона регулирования скорости обу­

 

словлено

относительно низ­

 

ким значением модуля жест­

 

кости механических характе­

 

ристик

в

системе

Г — Д и

 

оказывается недостаточным

 

для многих механизмов.

 

Для широкого класса ре­

 

гулируемых электроприводов

Рис. 5-7. К определению поня­

производственных

механиз­

тия статпзма системы регули­

мов характерным требовани­

руемого электропривода.

ем является обеспечение за­

 

данного

значения скорости с

определенной точностью. Для оценки точности регулирова­ ния можно воспользоваться ' величиной относительного отклонения скорости от заданного значения

 

g __ Аймаке

 

со3 ’

где

со3 — заданное значение скорости при регулирова­

 

нии;

Аймаке — наибольшее значение отклонения скорости

 

от заданного значения, обусловленное изме­

На

нением нагрузки.

практике для оценки погрешности регулируемой

величины используется другой параметр, а именно статизм механической характеристики системы электропри­ вода, под которым понимается отношение изменения ско­ рости двигателя Дсо,,, показанное на рис. 5-7 и вызванное изменением нагрузки на его валу от идеального холостого хода до номинальной, к скорости холостого хода соор на заданной регулировочной характеристике

s = Aci)h/®op-

(5-19)

Иногда статизм выражают в процентах. В этом случае

s% = — 100.

(5-19а)

 

шор

м я

Учитывая, ЧТО Дшн =

JCI-W

Мн =

(ЛЦм1J

можно также

записать:

 

1РГ

S =

Afa/CDgp | Р |,

(5-20)

234

или в относительных единицах

s = l/coop*|P*|-

(5-20а)

Из полученного выражения следует, что для системы Г — Д, характеризующейся постоянством жесткости регу­ лировочных характеристик, со снижением скорости растет статизм или, что то же самое, снижается точность регули­ рования. Если задана величина sa, то минимальная ско­ рость холостого хода равна:

® о р . м п н = M H/s31Рг-д |

 

(5-21)

или

 

 

 

 

® о р . м и п * = Т Т Й

г*

 

(5-21а)

 

S3 I Р г _ д *

I

 

 

Тогда диапазон регулирования

 

 

 

ш о е

ш о е 5 з j Р г - д I

 

 

(5-22)

ио р. МШ1

Мп

 

Р г - Д Ч

 

 

 

Из'полученного выражения следует, что при неизмен­

ном значении модуля

жесткости

| (Зг_д*

| уменьшение

статизма приводит к необходимости сужения пределов регулирования скорости привода. Так, для машин средней

мощности

(.йя* «=

0,04 -г- 0,05;

| рг_д* | = 12 -г- 10)

при

s = 0,4 получим

D = 5 -г- 4;

при s — 0,2 имеем

D =

= 2,5 -г- 2, а регулирование

с

ssg;0,l вообще осущест­

вить невозможно,

так как в

этом случае в соответствии

с (5-22) Ж

1!

 

 

 

 

Для расширения диапазона регулирования скорости при высокой точности, т. е. низком статизме, необходимо увеличение модуля жесткости механических характери­ стик электропривода. Поставленная задача может быть решена при использовании замкнутых систем электро­ привода.

Существуют разомкнутые и замкнутые системы элект­ ропривода. В первых из них изменение регулируемой ве­ личины (например, скорости двигателя) при заданном входном сигнале (например, токе возбуждения генератора системы Г — Д) определяется внутренними свойствами системы и не корректируется при изменении возмущаю­ щих. воздействий, которыми является статический момент нагрузки, изменение сопротивления обмоток и т, д. Поэ­ тому для таких систем характерным является ограничен­ ная точность регулирования. Указанный недостаток может быть в значительной мере ликвидирован при использова-

235

нин замкнутых систем автоматизированного электропри­ вода.

Замкнутые системы характеризуются тем, что в них существуют определенные устройства, называемые датчи­ ками, которые дают информацию о действительном значе­ нии регулируемой величины (чаще всего скорости двига­ теля) и эта информация используется для направленного воздействия на силовые элементы (например, электромашинный преобразователь) с целью поддержания регулируе­ мой величины в заданных пределах. Указанное воздейст­ вие осуществляется с помощью обратных связей, которые представляют собой соединение выхода системы (место установки датчика) с ее входом (местом ввода в нее задаю­ щего сигнала) через промежуточные элементы, и имеет целью более точное регулирование. Наличие датчиков и обратных связей является необходимой особенностью замкнутых систем. В этих системах поддержание регули­ руемой величины в заданных пределах производится путем сравнения задающего сигнала с сигналом обратной связи, который определяется действительным ходом регулируе­ мого процесса.

Основное достоинство замкнутых систем заключается в большой точности регулирования. Однако необходи­ мость в дополнительных элементах, связанных с осуществ­ лением обратных связей, приводит к усложнению и удоро­ жанию систем электропривода. Замкнутые системы имеют большие возможности для регулирования но сравнению с разомкнутыми, но сложнее и дороже их. Поэтому в тех­ нике используются как разомкнутые, так и замкнутые системы электропривода. Выбор типа системы опреде­ ляется условиями конкретной задачи.

При рассмотрении различных систем электропривода одним из основных вопросов является анализ жесткости механических характеристик. Этот анализ будет непол­ ным, если в указанной связи не рассмотреть возможности замкнутых систем, без которых немыслим современный электропривод.

Далее рассматриваются примеры некоторых характер­ ных замкнутых систем электропривода, имеющих большое распространение в технике.

Для случая, когда заданы диапазон регулирования скорости D3 и статизм s3, из (5-22) может быть определено необходимое значение модуля жесткости механической характеристики, соответствующее минимальной скорости,

236

| Рз* I = D3/s3. При этом, если | Р3* | ф | рг_д* |, то воз­ никает задача изменения э. д. с. генератора с изменением нагрузки двигателя. Иа рис. 5-8 представлен случай, когда | Рз* | > | Рг-д* I- Очевидно, что для получения механиче­ ской характеристики с модулем жесткости | рз* | необхо­ димо в данном случае с ростом нагрузки двигателя увеличи­ вать значения Ег. Действительно, если э. д. с. генератора

Егп — /сФнсоомин>

соответствующая

режиму

холостого

хода, остается

неизменной,

то,

например, моменту М г

соответствует

точка

Г .

 

 

 

 

Для того чтобы получить

 

 

 

 

точку 1 на заданной ха­

 

 

 

 

рактеристике,

необходимо

 

 

 

 

увеличить э. д. с. генера­

 

 

 

 

тора до значения Еп .

Со­

 

 

 

 

ответствующий

закон

из­

 

 

 

 

менения

Ег может быть

 

 

 

 

найден,

если

учесть,

что

 

 

 

 

каждой

точке

характери­

 

 

 

 

стики с заданной жест­

Рис.

5-8.

К способу

увеличения

костью

Рз

 

 

 

жесткости механических характе­

_

 

 

м

 

ристик системы Г — Д путем изме­

Шоипя -

 

нения э. д. с. генератора с измене­

“ -

J f c J

 

нием

нагрузки; Е г0<

Яп < Е Г2‘

 

 

 

 

 

соответствует точка на механической характеристике с жёсткостью рг_д

со =

Е т

М

 

^'Фц

IРг-д I

Тогда

 

М _

Е г

М

tiJftMTTH

 

IРз I

АФН

| Рг-д I

Отсюда

 

 

 

 

Ег £ Г0 + А:Фн( |Рг_д ^

1Рз1) ^

или

 

 

 

 

Ер = Ер0-1- (&ФН)2 ^ |

 

^ |-----1рз | 'j / я — Е го + к,1я, (5-23)

где

*т=(А:Фя)2(Тр ^ т - т^ т ).

Таким образом, для получения механической характе­ ристики с жесткостью | рз | > | Рг-д I э. д. с. генератора

237

должна изменяться по линейному закону в зависимости от момента или, что то же самое, от тока якоря двигателя, как показано на рис. 5-9, а.

Подстановка полученного значения Ег (/я) в (5-8) дает:

со =

'ГО

А-т/ я

 

АФ„

1 АФ„ ' (АФ„)2 М — “ о

<5 - 2 4 >

 

Анализ этого выражения показывает, что при управле­ нии э. д. с. генератора в функции тока якоря можно полу-

со

 

 

 

— s

 

 

 

2

 

 

 

АГА, - /

О

а)

Ь(М) _

м

О

б)

Рпс. 5-9. Зависимость о. д. с. генератора от мо­ мента при | Р | > I Рг-д I («) и механические ха­

рактеристики системы Г — Д (б). 1 — при А-т = 0;

2 А’т (АФ„)-/| Рг„д I; 3 — А'т (А-Фн)-/| Рг_д |.

чить любую жесткость механических характеристик элек­ тропривода. В частности,

о

при

7

(АФН)2

;

Рг-д(т) ~*-оо

кт-+ ■ь ,

 

 

 

I Р г - Д I

 

Рг-Д(т)>0

при

кт>

уъ- - ,

•

 

 

 

I Р г - Д I

 

На рис. 5-9, б пунктирной линией обозначена характе­ ристика 1, соответствующая неизменному значению э. д. с. генератора. При этом ток в обмотке возбуждения послед­ него при любых нагрузках двигателя остается неизменным. Приведенные на рис. 5-9, б характеристики 2 и 3 в соот­ ветствии с изложенными соображениями получаются при изменении э. д. с. генератора, вызываемом изменениями тока возбуждения в функции нагрузки двигателя. Для осуществления такого управления током возбуждения необходимы обратные связи.

Из графиков на рис. 5-8 видно, что механическая ха­ рактеристика замкнутой системы электропривода пред­

238

Смотрите также файлы