Характеристики систем автоматического управления электродвигателями. Практическое руководство. Исследование статических свойств системы автоматического управления скоростью, страница 2

Исключая промежуточные переменные  и , общее операторное уравнение электронной модели ДПТ НВ в относительных переменных

,       и    , где  - базовое напряжение, можно записать так

  (5)

Сопоставляя уравнения (4) и (5) , можно установить, что адекватность структурной схемы и электронной модели ДПТ НВ, когда  ,   и  , будет достигнута при выполнении уравнений связи

,   ,   ,   ,          (6)

а)

б)

Рис. 1 Структурная схема (а) и электронная модель (б) ДПТ НВ

1.1.3.Статическая характеристика и

 статизм элементов и систем автоматического управления

Под статическими характеристиками элементов и систем автоматического управления понимают зависимости    или  , получаемые в установившемся режиме ( - возмущение).

Для описания электродвигателей и систем управления ими (автоматизированных электроприводов) наиболее часто используются семейства статических характеристик второго вида, называемые механическими характеристиками и представляемые зависимостями .

Эти зависимости можно получить, подставляя в уравнение ДПТ НВ (4) р=0 (установившийся режим), сначала в относительных переменных  , а затем и в абсолютных переменных

 ,                 (7)

Механическая характеристика ДПТ НВ представлена на  рис. 2а, где обозначено:  - момент нагрузки на валу двигателя,  - угловая скорость, соответствующая моменту нагрузки  ,  - угловая скорость холостого хода (при отсутствии нагрузки на валу).

Влияние нагрузки (возмущения) на угловую скорость оценивают величиной статизма электродвигателя, рассчитываемого обычно для номинального режима,

 .                               (8)

Статизм характеризует не только величину относительной ошибки скорости по моменту, но и наклон (жёсткость) механической характеристики.

Аналогичные механические характеристики и статизм имеет и разомкнутая система автоматического управления ДПТ НВ, электронная модель которой представлена на рис. 2.б.

Наличие в ней П-регулятора (А4, R8, R9) приводит лишь к тому, что сигналом управления вместо якорного напряжения  становится напряжение задания  , где  - коэффициент передачи регулятора

По результатам моделирования можно рассчитать характеристики ДПТ НВ и разомкнутой САУ, имея в виду, что  ,    ,   и  .

Расчётное задание

Задание на расчёт  механических характеристик и статизма ДПТ НВ и разомкнутой САУ его скоростью выбирают по табл. 1.1. согласно номера бригады и номера студента в бригаде.

Рассчитаем, например, характеристики по заданию для студента  №3 в бригаде №5, в котором записаны следующие технические параметры ДПТ НВ:

 кВт;     oб/мин;                    Нм;

 В;         А;                            Ом.

 с;   ; кг×м²

Расчёт будем вести по соотношению (7), в котором конструктивная константа двигателя

  Нм/А.

Тогда уравнение механической характеристики ДПТ НВ будет следующим

,                (9)

а)

б)

Рис. 2 Механические характеристики (а) и электронная модель разомкнутой САУ ДПТ НВ (б)

Статизм электродвигателя найдём по выражению (8) для номинальной скорости

 , определив скорость холостого хода  по характеристике (9)

,

,

Зададим коэффициент передачи П-регулятора по рекомендации примечания к таблице 1.1 так, чтобы  В

,

Тогда уравнение механической характеристики разомкнутой САУ будет иметь вид

,     (10)

Находя по уравнению (10) номинальную скорость двигателя в САУ

 , и скорость холостого хода

 , определим, что разомкнутая САУ статизм не изменяет .

Теперь рассчитаем параметры электронных моделей ДПТ НВ и САУ, имея в виду, что на передней панели лабораторного стенда смонтированы элементы со следующими значениями номинальных параметров:

Резисторы:   кОм ;

 Ом;             кОм;    

  кОм;           кОм;

  кОм;           кОм;

 кОм.

Конденсаторы:  мкФ;  мкФ;

 мкФ.

Микросхемы К544УД2.

Диоды Д220.

ВНИМАНИЕ: Источники входного напряжения и напряжения статической нагрузки, обозначенные на панели  и , включаются одновременно тумблерами S3 и S4  При этом общее гнездо переменных резисторов должно быть подключено к «земле». Регулируемые напряжения  и  снимаются с гнёзд движков переменных резисторов.