Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 5

Для упрощения синтеза регулятора иногда пренебрегают влиянием э.д.с. двигателя. При этом как бы разрывается цепь обратной связи и передаточная функция приобретает вид:

                                                                                 (2.13.)

При исследовании влияния возмущающего воздействия М_с передаточная функция должна быть представлена в виде:

                                                                                            (2.14.)

Структурную схему необходимо перестроить, подав на вход статический момент Мс (Рис. 2.3.).

Рис. 2.3 Структурная схема ДПТ НВ для возмущающего воздействия.

Передаточная функция ДПТ НВ для возмущающего воздействия:

                           (2.15)

Появление в числителе множителя связано с тем, что в системе СИ коэффициенты С_е и С_м равны.

2.2. МПТ при регулировании изменением магнитного потока.

Уравнения статистических электромеханической и механической характеристик для анализа влияния изменений потока двигателя удобно записать в виде:

                                                                                           (2.16)

                                                             (2.17)

Где - ток короткого замыкания якорной цепи при номинальном напряжении;

– момент короткого замыкания; здесь С из предыдущих рассуждений заменен на , т.к. поток будет меняться.

 - скорость идеального холостого хода искусственной характеристики, соответствующей различным значениям потока.

Необходимо помнить, что реальные пределы изменения потока сверху ограничены насыщением , а снизу значением f_min, при котором ухудшающиеся условия коммутации при ослаблении поля остаются допустимыми, а скорость двигателя не превышает допустимой по условиям механической прочности якоря. Обычно для нормальных двигателей, для специальных .

Динамическая жесткость механической характеристики при ослаблении поля выражается соотношением:

                                                                                   (2.18.)

АЧХ динамической жесткости  во всем диапазоне частот имеют модуль жесткости, снижающийся при ослаблении поля, а ФЧХ при этом не изменяется.

Передаточная функция двигателя имеет вид:

                                                              (2.19.)

где .

Рассматривая (2.19.) отмечаем, что при ослаблении поля двигателя вследствие увеличения электромеханической постоянной, Тми соотношение постоянных времени изменяется в сторону снижения колебательности и увеличения коэффициента демпфирования переходных процессов. При большом общем моменте инерции и значительном ослаблении поля переходные процессы могут протекать замедленно.

Для осуществления автоматического регулирования скорости изменением поля необходимо питание обмотки возбуждения двигателя осуществлять от усилителя мощности, например от тиристорного преобразователя. Функциональная схема автоматического регулирования скорости воздействием на цепь возбуждения двигателя приведена на Рис. 2.4а.

Рис. 2.4 (а). Принципиальная схема автоматического управления скорости изменения потока двигателя.

Рис.2.4 (б). Структурная схема автоматического управления скорости изменения потока двигателя.

Приняв допущение, что характеристика намагничивания двигателя линейна и однозначна, и, пренебрегая влиянием вихревых потоков в стали магнитопровода, получим уравнения, описывающие работу этой схемы:

                                                                 (2.20.)

Вследствие того, что регулирование осуществляется изменением потока двигателя, система (2.20.) является нелинейной. Для решения задачи оптимизации необходимо ее линеаризовать.

Полагая индуктивность Lя пренебрежимо малой и принимая М_с=0 (еще допущения) при U_я = U_ном = const получаем:

                                          

                 (2.21.)
где DU_y, DU_в, Df, Dw- малые отклонения переменных от точки статического равновесия, определяемой значениями соответственно U_y°, U_в°, f°, w° (точка линеаризации).