3.5. ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ И МОМЕНТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С СУММИРУЮЩИМ УСИЛИТЕЛЕМ

Из широкого многообразия замкнутых СУЭП, основной функцией которых является поддержание постоянства регулируемой величины, наиболее характерны системы стабилизации скорости. Стабилизация скорости двигателя достигается посредством применения системы П-Д, имеющей одну или несколько обратных связей.

В установившихся режимах основным показателем работы системы стабилизации скорости служит точность поддержания постоянства заданной скорости при воздействии на систему различных возмущений: изменения момента нагрузки привода Мс, нестабильность и неоднозначность статических характеристик усилительных и преобразовательных элементов, колебания напряжения питающей сети, температурные изменения сопротивлений обмоток электрических  машин  или аппаратов и т.д.).

Точность системы определяется, в первую очередь, перепадом скорости Δωс при изменении ΔМc в заданных пределах, т.е. жесткостью или статизмом механических характеристик системы, а также «дрейфом», обусловленным прочими упомянутыми ранее возмущениями. В зависимости от требований, предъявляемых к точности стабилизации скорости и диапазона регулирования скорости D = ωмаксмин применяют различные варианты регулирующих обратных связей.

Функциональная схема обобщенной системы стабилизации скорости двигателя постоянного тока при изменении нагрузки на его валу, обеспечивающая регулирование скорости и ее стабилизацию с высокой точностью в стати­ческих и динамических режимах приведена на рис. 3.9. Она включает в себя двигатель М, преобразователь U, промежуточный усили­тель А, измерительный элемент AW (сум­матор) и обратную связь.

Рис. 3.9. Функциональная схема электропри­вода постоянного тока

В качестве преобразователей в таких си­стемах электропривода используются гене­раторы постоянного тока, электромашинные и магнитные усилители и полупроводниковые (транзисторные и тиристорные) управляе­мые выпрямители.

В качестве промежуточных усилителей в электроприводах используются электромашинные, магнитные, транзисторные и ин­тегральные усилители.

В системах электропривода применяются три основные жесткие обратные связи: по скорости, напряжению и току двигателя, а также их различные комбинации. Для ста­билизации скорости двигателя принимаются отрицательные связи по скорости и напряже­нию и положительная связь по току. Для ста­билизации момента двигателя применяется отрицательная связь по току и положитель­ные связи по скорости и напряжению.

Работа электропривода в установившихся и переходных режимах при инерционном преобразователе и постоянном магнитном потоке двигателя описывается следующей си­стемой дифференциальных уравнений:

где uз, uос, uу, uуп напряжения: задаю­щее, обратной связи, управления системы, управления преобразователем; еп — ЭДС пре­образователя; ω — угловая скорость двига­теля; М, i, Мс, — момент и ток двигателя, момент статической нагрузки; ky, knкоэффициенты усиления промежуточного уси­лителя и преобразователя; kд = 1/СФ — коэффициент передачи двигателя по скоро­сти; С конструктивная постоянная двигателя; Тппостоянная времени преобра­зователя, которая в общем виде может быть функцией его напряжения управления Тп (uу); R, L — суммарные сопротивление и индуктивность силовой якорной цепи пре­образователь — двигатель, включающие со­противления и индуктивности двигателя (Rд, Lд), преобразователя (Rп, Ln) и других эле­ментов якорной цепи; J — момент инерции электропривода с учетом моментов инерции двигателя Jд и механизма Jмех,пр приведен­ного к валу двигателя (J = Jд  + J мех,пр). Сигналы обратных связей в режиме стабилизации скорости, осуществляемые дат­чиками скоро