Исследование одноконтурной системы

СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА

Цель работы является исследование статических характеристик одноконтурной системы с обратной связью по току.

 

Описание системы стабилизации скорости

 

С помощью отрицательной обратной связи по току в системах злектропривода осуществляется стабилизация момента двигателя. Эта связь обеспечивает резкое снижение скорости при приблизительно постоянном моменте. Как правило, связь используется с отсечкой, исключающей действие связи при низких нагрузках. Это обусловлено необходимостью защиты двигателя или механизма от недопустимых перегрузок в статических и динамических режимах. Стабилизация момента в установившихся режимах необходима в приводах механизмов, работающих с резко переменной нагрузкой или на упор. В большинстве же электроприводов стабилизация момента используется для осуществления необходимых динамических режимов. Отсечка осуществляется введением в цепь связи опорного напряжения u_о.т. и вентиля V (рис.11.1), обеспечивающих действие обратной связи только при превышении сигналом u_т значения опорного напряжения.

Электромеханическая характеристика электропривода постоянного тока см. (рис.11.1) с токовой отсечкой имеет вид

(11.1)

где К_п ‑ коэффициент усиления преобразователя; К_т ‑ коэффициент передачи цепи обратной связи по току; R_п ‑ сопротивление преобразователя; u_з ‑ напряжение задания; 1(ΔI) = 1(I ‑ I_отс) ‑ единичная функция по току, равная нулю при I<I_отс и единице при I>I_отс.

 

Рис. 11.1

Описание лабораторно-практического исследования

 

1. Определить диапазон изменения k_т(экспериментально).

2. Для нескольких значений k_т, заданных преподавателем, при заданном U_з снимите электромеханические характеристики электропривода.

3. Определите статизм характеристик и сделайте выводы.

 

Порядок работы с лабораторно-практической установкой

 

Перед включением автомата питания стенда ‑ тумблеры SA100, SA101, SA200, SA300, SA301, SA302, SA700, SA1 ‑ должны находиться в нижнем положении (в сервоприводе SA1 ‑ вверх).

1. Соберите схему (рис. 11.2) (ОУ А4). Включите автомат питания. Включите SA200. Вращая R201 против часовой стрелки, задайте некоторое значение входного напряжения на ОУ А4. Измерьте его (запишите знак ‑ он необходим для последующего замыкания системы). Подключите тестер к выходу ОУ А4, и с помощью резистора R217 установите коэффициент усиления ОУ А4, равный -1 (входное напряжение равно выходному). Отключите SA200. Выключите автомат питания.

2. Соберите схему (рис. 11.3). Включите автомат питания. Включите SA100. Включите SA700. Включите ШИП-1 и ШИП-2 тумблерами SA300, SA301. Резистором R300 установите ток возбуждения машины М1, равный 400 mA (pA1). Резистором R301 установите ток возбуждения машины М2, равный нулю (pA2). Включить SA1. Включить SA200. Движок R201 установить примерно в среднее положение. Кнопкой SB704 подключить якорь М1 к ШИП. Вращая движок резистора R201 против часовой стрелки установить напряжение ШИП (pV10), равное 40 ‑ 50 В. Задавая резистором R301 ток возбуждения машины М2 (pA2, 2-3 точки), измерьте ток якоря М! (pA10) и тестером соответствующее выходное напряжение ОУ с надписью Ki. Сравните одновременно знак выходного напряжения ОУ Ki со знаком напряжения задания и если знаки этих сигналов одинаковы, то для замыкания системы и для дальнейших измерений используйте инверсный выход ОУ Ki. Определите Кт. Вращая резистор Ki, вычислите минимальное и максимальное значение Кт. Учтите, что при исследовании замкнутой системы, чтобы ОУ Ki не входил в насыщение в рабочем диапазоне токов якоря машины М1, коэффициент Кт не должен быть больше 1.

3. Рассчитайте для заданных значений Кт соответствующие выходные напряжения ОУ Ki при некотором фиксированном токе якоря I_я машины М1 (например 3А). Установите с помощью резистора R301 ток возбуждения машины М2 таким, чтобы ток якоря М1 (pA10) был равным оговоренному выше (3, А) и по тестеру подключенному к выходу ОУ Ki установите резистором Ki напряжение на выходе ОУ Ki, равное рассчитанному для заданного Кт. Уменьшите резистором R201 частоту вращения М1 (ИС1) до нуля. Резистором R301 уменьшите ток возбуждения машины М2 (pA2) до нуля. Кнопкой SB703 отключите якорь М1 от ШИП. Осуществите процедуру выключения стенда (все тумблеры вниз). Регулировки Ki и R217 не трогать.

4. Соберите схему (рис. 11.4) (знаки сигнала обратной связи и сигнала задания должны быть противоположны, см. выше). Включите автомат питания. Включите SA100. Включите SA700. Включите ШИП-1 и ШИП-2 тумблерами SA300, SA301. Резистором R300 установите ток возбуждения машины М1, равный 400 mA (pA1). Резистором R301 установите ток возбуждения машины М2, равный нулю (pA2). Включить SA1. Включить SA200. Движок R201 установить примерно в среднее положение. Кнопкой SB704 подключить якорь М1 к ШИП. Вращая движок резистора R201 против часовой стрелки, установите напряжение ШИП (pV10), равное 40 ‑ 50 В. Задавая резистором R301 ток возбуждения машины М2, а следовательно ток нагрузки для М1, снимите электромеханическую характеристику замкнутой по току системы (приборы ИС1, pA4). При нескольких заданных значениях Кт после снятия характеристики для первого значения изменяя ток возбуждения М2 резистором R301 установите ток якоря М1, равный I_я=3 А и, подключив тестер к свободному выходу ОУ Ki (прямому либо инверсному), резистором Ki установите соответствующее заданному Кт выходное напряжение (п.11.4.3). Далее повторите процедуру снятия электромеханической характеристики. После окончания опыта уменьшите резистором R201 частоту вращения М1 (ИС1) до нуля, резистором R301 уменьшите ток возбуждения машины М2 (pA2) до нуля, кнопкой SB703 отключите якорь М1 от ШИП, осуществите процедуру выключения стенда.

 

Контрольные вопросы

1. Назначение отрицательной обратной связи по току.

2. Изобразите электромеханическую характеристику электропривода постоянного тока с отсечкой по току.

3. Перечислите принципы построения замкнутых систем регулируемого электропривода.

4. Достоинства и недостатки систем с одним общим суммирующим усилителем.