Построение естественной электромеханической характеристики (при питании от сети), характеристики в разомкнутой системе (при питании от ТП)

 

Уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения имеет вид:

 

,

 

где U_C – напряжение подводимое к якорной цепи двигателя:

 

U_C=U_H=220 В;

 

M – электромагнитный момент, развиваемый двигателем, Н·м;

 

R_ДВ – сопротивление цепи якоря:

 

;

 

kФ_Н – конструктивный коэффициент двигателя;

ω₀ – скорость идеального холостого хода:

 

,

 

Δω – перепад скорости.

Приведенное уравнение преобразуем в уравнение электромеханической (скоростной) характеристики:

 

,

 

где I – сила тока в нагрузке.

Обе характеристики представляют собой прямые линии. Поэтому их построение осуществляется по двум точкам в координатах (ω₀, I=0, ω_Н, I=I_H). Номинальная угловая скорость рассчитана в подразделе 1.3: .

Статические характеристики привода при питании от сети приведены на рисунке 2.1.1.

Из графика определяем ,  (при Ф=0,5Ф_н) и , следовательно,

 

.

 

Диапазон регулирования в первой зоне:

 

.

 

Диапазон регулирования во второй зоне:

 

.

Полный диапазон регулирования:

 

.

 

Рисунок 2.1.1 – Электромеханические характеристики двигателя при питании от сети

 

Жесткость механической характеристики:

 

.

 

Статизм характеристики:

 

.

 

Построение электромеханических характеристик двигателя при питании от преобразователя в разомкнутой системе и при допущениях непрерывности тока вплоть до I=0 можно осуществить по формуле

.

 

Характеристики строим при углах управления _н (обеспечивает получение номинальной скорости _Н при номинальном токе нагрузки); =1,5× _н и = _max (обеспечивает минимальную скорость при номинальной нагрузке).

Значение _н можно найти по формуле:

 

,

 

.

 

Значение найдем в точке (2I_н, w=0), тогда

 

, т.е.

 

.

 

Расчетные значения для построения характеристик приведены в таблице 2.1, характеристики – на рисунке 2.1.2.

 

Таблица 2.1 – Результаты расчета характеристик привода при питании от ТП

	Н = 18,88°			1,5 Н = 28,32°			max = 45,16°
I	0	IH	2IH	0	IH	2IH	0	IH	2IH
	113,54	83,78	34,02	124,24	74,48	24,72	99,52	49,76	0

Рисунок 2.1.2 – Электромеханические характеристики двигателя при питании от тиристорного преобразователя в разомкнутой системе регулирования

 

Жесткость характеристик:

 

.

 

Статизм характеристик:

 

.

 

2.2 Составление расчетной функциональной схемы РЭП и определение входных параметров ()

 

Расчетная функциональная схема РЭП показана на рисунке 2.2. На схеме приняты следующие обозначения: ЗС – задатчик скорости; ЗИ – задатчик интенсивности;  – напряжение задания;  – напряжение управления во внешнем контуре, определяемое разностью между  и сигналом обратной связи по скорости ; НЗ2 – нелинейное звено в регуляторе скорости – зона насыщения;  – напряжение сравнения в зоне насыщения; РС – регулятор скорости;  – коэффициент усиления регулятора скорости;  – выходное напряжение регулятора скорости;  – напряжение управления во внутреннем контуре, определяемое разностью между  и разностным значением сигнала обратной связи по току и опорным напряжением в НЗ1; РТ – регулятор тока;  – выходное напряжение регулятора тока; ТП – тиристорный преобразователь;  – напряжение на выходе тиристорного преобразователя; Д1 – статорная часть электродвигателя;  – момент сопротивления;  – ток двигателя; Д2 – якорная часть двигателя; ДТ – датчик тока; НЗ1 – нелинейное звено в контуре тока – зона нечувствительности;  – угловая скорость;  – напряжение сравнения в контуре тока; ТГ – тахогенератор – реализует обратную связь по скорости;  – коэффициент передачи по скорости; ПУ – промежуточный усилитель в цепи обратной связи по скорости или делитель напряжения.

В схеме используется отрицательная обратная связь по скорости и отрицательная обратная связь по току с отсечкой.

Цепь обратной связи по току выполнена зоной нечувствительности , а входной каскад усилителя насыщается при .

Требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы, необходимый по соображениям заданного статизма σ_З, определяется следующим образом:

 

,

 

где D – заданный коэффициент регулирования скорости,

 - заданный перепад скорости:

 

;

 

Рисунок 2.2 - Расчетная функциональная схема двухконтурной САУ РЭП

 

- заданный относительный перепад двигателя при номинальной нагрузке,

- перепад скорости в разомкнутой системе:

 

,

 

 - коэффициент передачи двигателя.

 

Таким образом,

 

.

Значения коэффициентов усиления по контурам управления определим из выражения:

 

 

 

Необходимый коэффициент обратной связи по скорости

 

,

 

.

 

По полученному значению  выбираем тахогенератор с :

 

.

 

Выбираем тахогенератор типа ТГ-04 ().

Коэффициент согласующего промежуточного усилителя в цепи ОС:

 

.