Сау скоростью ДПТ НВ с двухзонным регулированием. Параметры узлов системы регулирования ЭДС в двухзонной САУ скоростью ДПТ НВ. Настройка контуров системы регулирования ЭДС в двухзонной САУ скоростью ДПТ НВ

18. САУ  скоростью ДПТ НВ  с  двухзонным регулированием. Регулирование скорости  принципиальная схема.

    1- регулирование скорости

Электроприводы с двухзонным регулированием обеспечивают:

1 Регулирование скорости в I-ой зоне от нуля до основной (номинальной) изменением напряжения якоря.

2 Регулирование скорости во II-ой зоне от основной (номинальной) до максимальной изменением магнитного потока.

I, M, P

PН

IДОП

IН

MН

PДОП

MДОП

w

Н

Рисунок 40. Диаграмма двухзонного регулирования.

При регулировании в I-ой зоне, поскольку магнитный поток постоянен и равен номинальному, то длительно-допустимый момент также постоянен и равен номинальному

M_ДОП = kФ_Н • I_ДОП = kФ_Н •  I_H  = M_H

Во II-ой  зоне  магнитный  поток,  а,  следовательно,  и  длительно-допустимый момент обратно-пропорциональны скорости

M_ДОП = kФ_Н • I_ДОП = kФ_Н • ω_н/ω • I_H  = M_H • ω_н/ω

Перегрузочная  способность  двигателя  определяется  условиями коммутации  на  коллекторе,  и  при  уменьшении  магнитного  потока уменьшается. Т.о. при переходе во II-ую зону должен уменьшаться уровень ограничения регулятора скорости. В  замкнутой  системе  при  переходе  во II-ую  зону  производится стабилизация  ЭДС  якоря  регулятором,  воздействующим  на  цепь возбуждения.

2-  принципиальная  схема.

Упрощенная  принципиальная  схема  представлена  на  рис. 41. UZ1, UZ2 –  тиристорные  преобразователи  якоря  и  возбуждения.  ДН –  датчик напряжения.  ДТВ –  датчик  тока  возбуждения.  ДЕ –  датчик  ЭДС.  РТВ – регулятор тока возбуждения. РЕ – регулятор ЭДС.

РС

БО1

РТ

Cот Rот

СИФУ1

UZ1

u ЗC

Rзс

Rос                      Rзт

u ЗТ                                                                          u У

Rс

uОС

DA1  (u РС )

Rт

u ОТ

DA2 (u РТ )

ДТ

RS1                 L1

R2            Rон

ДЕ

u ОЕ

ДС              M                     LM

R11

Cн

R12

ДН

DA3

РЕ

БО2

Rе           Cое

u ОТВ

Rтв1

Cтв

Rтв2    Cотв Rотв              

ДТВ                  RS2

u ЗЕ

Rзе

DA4

u ЗТВ

(u РЕ )

Rзтв РТВ

u УВ

DA5 (u РТВ )

СИФУ2

UZ2

Рисунок 41. Упрощенная принципиальная схема двухзонной системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

19. Параметры узлов системы регулирования ЭДС в двухзонной САУ скоростью ДПТ НВ. Структурная схема.

параметры

Упрощенная  принципиальная  схема  представлена  на  рис. 41. UZ1, UZ2 –  тиристорные  преобразователи  якоря  и  возбуждения.  ДН –  датчик напряжения.  ДТВ –  датчик  тока  возбуждения.  ДЕ –  датчик  ЭДС.  РТВ – регулятор тока возбуждения. РЕ – регулятор ЭДС. В  обратной  связи  по  току  возбуждения  используется  фильтр  с постоянной времени

Т_Ф = С_ТВ • R_ТВ1•R_ТВ2/(R_ТВ1+R_ТВ2)

Сигнал  задания  тока  возбуждения  является  выходным  сигналом регулятора  ЭДС  и  ограничивается  блоком  ограничения  БО2  на  уровне, соответствующем  заданию  номинального  тока  возбуждения U_РЕ.ОГР = U_{ЗТВ.МАХ} = U_ЗТВН 

Где

Поскольку      то,  приведя  к  общему знаменателю, получим

Сравнивая с уравнением электрического равновесия якорной цепи

получим, что постоянную времени и коэффициент передачи суммирующего усилителя DA3 по каналу тока якоря необходимо выбрать

Тогда

Где      который  выбирается  из  условия

При  этом  из-за  того,  что  регулятор  ЭДС  интегрирующий,  он  будет находится в ограничении при скоростях ниже основной (номинальной) при регулировании  в I-ой  зоне,  задавая  номинальный  ток  возбуждения.  При скорости  больше  основной  регулятор  ЭДС  выйдет  из  ограничения  снижая сигнал задания тока возбуждения.

Структурная схема

u ОС

u ОЕ

KОС

TДС × p + 1

KОЕ

TДН × p + 1

TДТ × p +1

IЯ.НАЧ

u ЗЕ

Rе

Rзе

WРЕ

u ЗТВ

Rтв

Rзтв

WРТВ

u УВ

KТПВ

TТПВ × p + 1

edВ

1 R В × (TВТ × p + 1)

(TВ + TВТ )× p + 1

iВ     

k × kF × wВ

TВТ × p + 1

kF   

WНАЧ

u ОТВ

KФ

TФ × p + 1

KОТВ

TДТВ × p + 1

Рисунок 43. Структурная схема двухзонной системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

20. Настройка контуров системы регулирования ЭДС в  двухзонной  САУ скоростью ДПТ НВ.

- контур тока возбуждения

Структурная схема контура регулирования тока возбуждения показана на рис. 42.

u ЗТВ

Rтв

Rзтв

WРТВ

u УВ

KТПВ

TТПВ × p + 1

KОТВ

edВ

1 R В × (TВТ × p + 1)       iВ

(TВ + TВТ )× p + 1

Рисунок 42. Структурная схема контура регулирования тока возбуждения.

Объект  регулирования  контура –  комбинация  апериодического  и форсирующего звеньев

Применив  фильтр  в  канале  обратной  связи,  компенсируем  форсирующее звено

И  теперь  для  настройки  контура  на  технический  оптимум  необходим ПИ-регулятор

а  малая  постоянная  времени  контура  определяется  постоянными  времени преобразователя и датчика

    При такой настройке передаточная функция замкнутого контура будет иметь вид

Контур ЭДС

В  контуре  регулирования  ЭДС  присутствуют 2 нелинейности: коэффициент  kФ,  определяемый  кривой  намагничивания  и  произведение магнитного потока на скорость, поэтому объект регулирования контура ЭДС имеет  достаточно  сложную  структуру,  включая  весь  якорный  канал двигателя. В связи с этим якорный канал и канал возбуждения развязывают по быстродействию, что дает возможность рассматривать влияние якорного канала  на  канал  возбуждения  как  возмущение  и,  соответственно  не учитывать при синтезе. Структурная схема контура регулирования ЭДС приведена на рис. 44.

u ЗЕ

Rе

Rзе

WРЕ

u ЗТВ

Rтв

Rзтв

FТВ

iВ        k × kF  × w В

TВТ × p + 1

kF              eЯ

WНАЧ

Рисунок 44. Структурная схема контура регулирования ЭДС.

Объект регулирования контура ЭДС – апериодическое звено

Но, с учетом передаточной функции замкнутого контура регулирования тока возбуждения, получим

Тогда для настройки на технический оптимум необходим И-регулятор

А  в  малую  постоянную  времени  контура  включаются  эквивалентная постоянная  замкнутого  контура  тока  возбуждения  и  постоянная  времени датчика ЭДС   

Если за рабочую точку принять номинальный режим, то коэффициент передачи  контура  будет  минимальным.  В  процессе  регулирования коэффициент будет выше ( 𝛺_НАЧ  > ω_Н наклон кривой намагничивания выше, чем при номинальном потоке), что уменьшит запас устойчивости по фазе и увеличит колебательность. Поэтому, для настройки контура ЭДС выбирается точка с  ω_МАХ       и    Ф_MIN. При этом в процессе регулирования будет снижаться частота  среза  контура  и  его  быстродействие,  но  будет  увеличиваться  запас устойчивости по фазе.