Регулювання
Недоліком системи керування електроприводом з сумуючим під-силювачем є складність формування перехідних процесів, бо керую-чий вплив на систему залежить від багатьох зворотних зв’язків. Це ускладнює їх реалізацію та налагодження роботи системи. Щоби мати можливість окремо розрахувати і налагоджувати зміни струму і швидкості, використовують систему підпорядкованого регулюван-ня.
Рис.10.1. Структурна схема системи з підпорядкованим регулюванням струму і швидкості
Система керування електроприводом з підпорядкованим регулю-ванням має два контури регулювання: внутрішній – контур регулю-вання струму якоря, і зовнішній – контур регулювання швидкості.
До складу внутрішнього контуру входять регулятор струму РС, керований випрямляч ВК, якорне коло двигуна і від’ємний зв’язок за струмом з коефіцієнтом передачі . На вході цього контуру (вхід РС) порівнюється напруга виходу регулятора швидкості РШ з напругою зворотного зв’язку за струмом . Їх різниця визначає величину струму в контурі і забезпечує його стабілізацію.
Зовнішній контур складається з регулятора швидкості РШ, кон-туру регулювання струму, двигуна і зворотного зв’язку за швидкіс-тю з коефіцієнтом передачі . Вхідним сигналом для контуру швидкості може бути безпосередньо задаючий сигнал або сиг-нал з задавача інтенсивності ЗІ. Різниця сигналів є керуючим впливом і забезпечує стабілізацію швидкості шляхом ре-гулювання струму якоря, який пропорційний моменту навантажен-ня.
Така побудова системи керування дозволяє окремо формувати перехідні і усталені процеси в контурах, що значно спрощує розра-хунки і налагодження системи.
З теорії автоматичного керування відомо , що в системі, яка описується диференціальним рівнянням другого порядку, перехід-ний процес буде технічно-оптимальним, якщо передавальна функ-ція розімкненої системи буде мати такий вид:
, (10.1)
де – найменша стала часу контуру. Передавальній функції (10.1) відповідає час регулювання і перерегулювання .
Щоби у контурі струму перехідний процес був технічно-оптима-льним, передавальна функція розімкненого контуру повин-на бути рівною бажаній передавальній функції , тобто
. (10.2)
З рис.10.1 слідує, що на струм якоря впливає ЕРС двигуна . Але цей вплив незначний, бо стала часу якорного кола значно менша електромеханічної сталої часу двигуна . Тому з метою спрощення розрахунків впливом ЕРС нехтують. Тоді передавальна функція розімкненого контуру струму
. (10.3)
Підставивши в (10.2) рівняння передавальних функцій, отримає-мо
. (10.4)
Оскільки , то приймаємо . За цієї умови пе-редавальна функція регулятора дорівнюватиме
, (10.5)
де – пропорційна складова ПІ – регулято-ра струму.
З теорії автоматичного керування також відомо , що перехід-ний процес у другому контурі (контурі швидкості) буде технічно-оптимальним, якщо передавальна функція розімкненого контуру матиме такий вид:
. (10.6)
Вираз (10.6) отримано з (10.1) заміною на .
З умови
, (10.7)
де – передавальна функція розімкненого контуру швидко-сті, визначають передавальну функцію регулятора швидкості.
Розімкнений контур швидкості складається з регулятора швид-кості РШ, контуру струму, інтегрувальної ланки (двигуна) і зворот-ного зв’язку за швидкістю з коефіцієнтом передачі .
Дійсну передавальну функцію контуру струму із-за того, що , апроксимують інерційною ланкою з передавальною функцією
. (10.8)
З врахуванням (10.8) передавальна функція розімкненого конту-ру швидкості
. (10.9)
З рівності і визначають передава-льну функцію регулятора швидкості:
, (10.10)
де – коефіцієнт передачі П – регулятора швидкості.
Тип і коефіцієнт передачі регулятора швидкості визначено з умови техніко-оптимального перехідного процесу. Але невідомо, якою при цьому буде точність регулювання, яка визначається лише технологічним вимогами до системи керування.
Точність регулювання в системі підпорядкованого регулювання з П-регулятором швидкості повинна бути (фор-мула 9.3). Звідси спад швидкості при номінальному навантаженні
. (10.11)
Дійсний номінальний спад швидкості в системі з П-регулятором, як наведено в
. (10. 12)
З (10.12) слідує, що спад швидкості залежить тільки від сталих часу і (рис.10.2).
Я Рис.10.2. Електромеханічні характе- ристики в системі підпорядкованого регулювання з П- і ПІ регуляторами швидкості
Для визначення параметрів ПІ-регулятора швидкості бажа-ну передавальну функцію розімкненого контуру приймають у виді
. (10.13)
З рівності виразів (10.13) і (10.9) знаходять передавальну функ-цію регулятора швидкості
, (10.14)
де – пропорційна складова ПІ-регулятора, яка є рівною коефіцієнту передачі П-регулятора.
При такому ПІ-регуляторі перерегулювання складе 0,43, а час регулювання . Зменшити перерегулювання до 0,062, що відповідає технічно-оптимальному процесу, можна введенням на вхід регулятора інерційної ланки (фільтра) з передавальною фун-кцією
. (10.15)
Фільтр сповільнить перехідний процес, але час регулювання збі-льшиться до . За стрибкоподібного вхідного сигналу швидкість двигуна досягне усталеного значення за . Але струм перевищить допустиме значення. Тому необхідно перед-бачити обмеження струму в перехідних процесах.
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія