3.5.2. Анализ и синтез систем стабилизации с задержанными обратными связями

В переходных процессах при подаче за­дающего напряжения скачком (U3 sign t) в замкнутых системах с обратными связями (отрицательной по скорости и напряжению и положительными по току) сигнал управле­ния в начале переходного процесса пуска или торможения обычно намного превышает его установившееся значение. При этом в этих системах электропривода возникает форсировка сигнала управления преобразователем, которая уменьшается по мере разгона или торможения двигателя. Поэтому процессы разбега или торможения двигателя получают­ся ускоренными в начале и замедленными в конце. В начале переходного процесса форсировки могут достигать боль

ших значе­ний, что может приводить к возрастанию тока двигателя до недопустимых значений. Это требует введения ограничения тока и мо­мента двигателя.

Стабилизация момента двигателя в рас­сматриваемых системах электропривода осу­ществляется с помощью отрицательной об­ратной связи по току, обеспечивающей резкое снижение скорости двигателя при приблизи­тельно постоянном моменте. Связь исполь­зуется с отсечкой, задерживающей действие связи при низких нагрузках. Это обусловлено необходимостью защиты двигателя или ме­ханизма от недопустимых перегрузок в стати­ческих и динамических режимах. Стабили­зация момента в установившихся режимах необходима в приводах механизмов, работа­ющих с резко переменной нагрузкой или на упор. В большинстве же электроприводов стабилизация момента используется для осу­ществления необходимых динамических ре­жимов. Отсечка осуществляется введением в цепь связи опорного напряжения u оп и вентиля V (рис. 3.13, а), обеспечивающего действие связи только при превышении сиг­налом связи u т значения опорного напряже­ния (u т > u оп). Опорное напряжение сни­мается с опорного потенциометра RP, вклю­ченного в цепь связи (рис. 3.13, а) или со­здается стабилитроном V (рис. 3.13, б). В реверсивных электроприводах используются схемы, приведенные на рис. 3.13, в, г. При­менение стабилитронов исключает необхо­димость использования дополнительных ис­точников напряжения.

Рис. 3.14. Функциональная схема электропривода с обратной связью

с отсечкой (а), узлы схемной реализации отсечек (б – д)

Напряжение отрицательной обратной свя­зи по току с отсечкой определяется следую­щим образом:

,

где Iотс — ток отсечки, при котором начинает действовать отрицательная обратная связь по току; 1 (ΔI) = 1 (I – Iотс) — единичная функция по току, равная нулю при I < Iотс    и единице при I > Iотс.

Электромеханические характеристики в системах с токовой отсечкой и с отрицатель­ными обратными связями по скорости и на­пряжению имеют следующий вид:

Характеристика имеет два участка (рис. 3.13, д): стабилизации скорости (1(ΔI) = 0 при I < Iотс) и стабилизации момента (1 (ΔI) = 1 при I  > Iотс).

Регулирование тока отсечки производит­ся изменением опорного напряжения uоп .

Уровень стабилизации тока (момента) двигателя при действии отрицательной связи по току может быть оценен по уравнению ЭДС преобразователя, записанного для слу­чая стопорения двигателя (ω = 0):

где Iст — ток якоря при стопорении двига­теля.

В режиме стабилизации момента отри­цательная обратная связь по току и отри­цательная обратная связь по скорости или напряжению, осуществляющая стабилизацию скорости, противодействуют друг другу. Связь по току снижает скорость двигателя, а связь по скорости (напряжению) старается ее повысить. Поэтому в этом режиме связь по скорости (напряжению) отключают путем введения в эту связь узлов отсечки, что по­вышает эффективность действия токовой от­сечки и улучшает переходные процессы, обеспечивая постоянство ускорения и замед­ления привода.

Стабилизация ускорения осуществляется с помощью стабилизации момента в переход­ном проц