4.3. СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ

В структуре многоконтурной системы подчиненного регулирования система регулирования тока якоря является внутренней САР, непосредственно воздействующей на силовую часть электропривода как объекта регулирования.

Для синтеза регулятора воспользуемся математической моделью системы регулирования тока якоря, изображенной на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Математическая модель САР тока якоря

Типовая методика синтеза ориентирована на трехзвенную структуру прямого тракта САР. Поэтому для данной системы звено объекта имеет следующую передаточную функцию по управлению :

Особенность звена объекта состоит в том, что оно подвержено действию не только прямой связи с регулятором тока, но и внутренней обратной связи объекта по ЭДС якоря двигателя. Иными словами, структура объекта в данном случае не полностью соответствует идеализированной структурной схеме рис. 4.1. В первом приближении пренебрежем влиянием внутренней обратной связи по ЭДС. Кроме того, будем считать, что в цепи обратной связи по току используется безынерционный датчик с коэффициентом передачи кдт = 1.

Согласно типовой методике передаточная функция  регулятора тока якоря

,                                                           (4.26)

где Тi = 2Tμ ,  что соответствует условию настройки САР на модульный оптимум.

В итоге получаем регулятор тока со следующей передаточной функцией:

,                                                                                        (4.26*)

где      -  коэффициент передачи регулятора;

  – постоянная времени регулятора.

Данной передаточной функции соответствует следующая структурная схема регулятора (рис. 4.12).

Таким образом, в результате применения  стандартной методики получен регулятор тока ПИ – типа.

Использованная стандартная методика не учитывает влияния ЭДС двигателя на процессы регулирования тока. Однако в действительности такое влияние объективно существует, поскольку ток в цепи якоря зависит не только от ЭДС силового преобразовательного агрегата, но и от противо-ЭДС двигателя. В структуре математической модели силовой части это влияние отражается внутренней обратной связью по ЭДС двигателя. Рассмотрим подробнее вопросы учета внутренней обратной связи по ЭДС при синтезе САР тока якоря.

Предположим сначала, что вал двигателя заторможен, т.е. ω = 0.  Очевидно, что при этом ЭДС якоря двигателя ед = ω · φ =0.

Оценим реакцию САР тока якоря на единичный ступенчатый сигнал входного воздействия. Для определения реакции САР на данное воздействие определим передаточную функцию разомкнутой, а затем замкнутой систем.

;

.

Полученные выражения совпадают с выражениями рассмотренных ранее стандартных передаточных функций первого (внутреннего) контура обобщенной структурной схемы СПР.

Следовательно, можно утверждать, что реакция CAP тока на внешние воздействия должна соответствовать стандартам, принятым для первой системы, настроенной на модульный оптимум. Кривая iя(t), будет полностью повторять кривую х1(t), приведенную на рис. 4.4, обеспечивая время достижения первого согласования на уровне   4.1 Тμ, а величину перерегулирования – 4.3%.

При незаторможенном состоянии двигателя реакция САР тока на скачок задающего воздействия вызывает разгон двигателя под действием развиваемого им электромагнитного момента, который пропорционален току якоря. С ростом скорости пропорционально увеличивается ЭДС двигателя. Вследствие влияния ЭДС реакция САР тока будет отличаться от стандартной (кривая 1 рис. 4.13). Здесь же для сравнения приведена кривая 2 изменения тока при заторможенном состоянии двигателя, которая соотв