Система двузонного регулирования скорости. Тахограмма и нагрузочная диаграмма. ЭДС двигателя и ток обмотки возбуждения

СИСТЕМА ДВУЗОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

1 С помощью средств MATLAB6p5/Simulink смоделируем предложенную схему

Рисунок 1 Система двузонного регулирования скорости

2 Проанализируем представленную схему. Якорная обмотка двигателя постоянного тока получает питание от двухкомплектного тиристорного преобразователя. В силовую цепь питания ДПТ включены уравнительные реакторы, так как предполагается совместное управление группами тиристоров. Управление вентильными группами осуществляется двумя блоками «Synchronized 6-Pulse Generator» (шестипульсный генератор импульсов), представляющие собой СИФУ (систему импульсно-фазного управления). Тиристорный преобразователь получает питание от симметричного трехфазного источника питания (U = 310 В, f = 50 Гц).

В системах двузонного регулирования скорости основная часть (до номинальной скорости) всего диапазона регулирования обеспечивается изменением напряжения на якоре двигателя от нуля до номинального значения, при номинальном потоке возбуждения, а при скорости выше номинальной (в верхней части диапазона регулирования) – изменением потока возбуждения двигателя при постоянном напряжении на якоре или ЭДС двигателя.

Кроме системы регулирования скорости с подчиненным контуром тока якоря, данная схема содержит внутренний контур тока возбуждения и внешний контур ЭДС. Контур тока возбуждения включает в себя тиристорный возбудитель, ПИ-регулятор тока возбуждения, с единичным коэффициентом обратной связи по току возбуждения (обратная связь снимается со специального выхода виртуального двигателя «m»). На входе регулятора сравниваются напряжения задания тока возбуждения и напряжения обратной связи с выхода датчика.

Контур ЭДС включает в себя замкнутый контур тока возбуждения, И-регулятор ЭДС, с единичным коэффициентом обратной связи по ЭДС. Т.к. создание датчика ЭДС затруднено, то пользуясь выражением Е_д = U_a – I_aR_a, получаем ЭДС двигателя схемно. Чтобы устранить нелинейность (гистерезис) в цепи обмотки возбуждения, в прямой канал контура ЭДС включают множительное устройство (т.к. , то ). Поскольку при изменении направления вращения двигателя знак напряжения с датчика ЭДС изменяется, а знак напряжения отрицательной обратной связи по ЭДС на входе регулятора ЭДС меняться не должен, предусмотрен блок выделения модуля.

Как только ЭДС двигателя достигнет номинального значения (U_зэ = U_оэ), регулятор ЭДС выйдет из режима ограничения и контур ЭДС замкнется, и система перейдет в режим стабилизации номинальной ЭДС.

При регулировании в первой зоне коэффициент регулятора скорости постоянный, при переходе во вторую зону – начинает изменяться. Влияние потока исключают установкой множительно-делительного устройства в прямой канал регулятора скорости.

ω, с-1

3 Запустив схему, снимем необходимые осциллограммы.

t, с

t, с

Ia, A

Рисунок 2 Тахограмма и нагрузочная диаграмма

Е, В

Iв, А

t, с

t, с

Рисунок 3 ЭДС двигателя и ток обмотки возбуждения

4 Вывод: из графиков (рис. 2 нижний график) видно, что во второй зоне регулирования скорости (w > 1 c^-1), ток якоря двигателя повышается, т.к. при снижении потока постоянство момента можно выдержать, только если повышается ток, в реальных схемах это повышение тока должно быть учтено запасом мощности (мощность не должна превышать номинальной, иначе это приведет к перегреву силовой части). Поэтому систему двузонного регулирования целесообразно применять в тех случаях, когда момент нагрузки механизма на верхних скоростях меньше, чем на скоростях ниже номинальной.