Регулирование (ограничение) тока и момента двигателя постоянного тока с помощью нелинейной отрицательной обратной связи по току

В качестве датчика тока (рис. 3) в этой системе может быть использован шунт с сопротивлением R_ш, падение напряжения на котором пропорционально току якоря. В результате сигнал обратной связи по току

U_о.т=bI,

где b — коэффициент обратной связи по току.

Отметим, что в качестве резистора R_Ш часто используется обмотка дополнительных полюсов и компенсационная обмотка двигателя.

Рисунок 3 - Схема замкнутой системы П—Д с нелинейной отрицательной обратной связью по току

Сигнал обратной связи U_о.т поступает на узел токоограничения УТО, называемый также узлом токовой отсечки, вместе с сигналом задания тока U_з.т . Этот сигнал определяет уровень тока отсечки I_отс, с которого начинается регулирование (ограничение) тока.

Работа УТО в соответствии с его характеристикой U_о.т.=f(I) происходит следующим образом (рис. 4).

Рисунок 4 – Механические характеристики замкнутой системы

П—Д с нелинейной отрицательной обратной связью по току

При токе в якоре, меньшем заданного тока отсечки, сигнал обратной связи на выходе УТО равен нулю. Другими словами, ЭП в диапазоне тока 0...I_отс является разомкнутым и имеет характеристики, изображенные на рисунке 4, в зоне 1.

При токе, больше тока отсечки на выходе УТО появляется сигнал отрицательной обратной связи U_о.т=bI ЭП становится замкнутым и начинает работать в зоне 2. Для пояснения вида характеристик ЭП в этой зоне запишем выражение для сигнала рассогласования

U_вх=U_з.с-bI.

Из выражения видно, что при увеличении тока I сигнал U_вх уменьшается, что вызовет уменьшение сигнала U_y и Е_п. Это приведет к уменьшению напряжения на двигателе U и соответствующему снижению тока в якоре двигателя. Характеристики двигателя становятся крутопадающими (мягкими), что и отражает эффект регулирования (ограничения) тока и соответственно момента. При увеличении коэффициента усиления системы характеристики в зоне 2 все ближе приближаются к вертикальным линиям. Уровень ограничения тока определяется задающим сигналом (уставкой) U_з.т.