Функциональная схема и статические свойства системы Г–Д

Функциональная схема системы представлена на рис. 4.1. В ее состав входит приводной двигатель ПД, в качестве которого может быть использован неуправляемый двигатель постоянного или переменного тока. Приводным двигателем приводится во вращение якорь управляемого электромеханического преобразователя – генератора или электромашинного усилителя Г. Непосредственно к якорной обмотке генератора подключается якорная обмотка исполнительного двигателя Д. Путем изменения наряженная U _у на управляющей обмотке возбуждения генератора ОУ мы можем регулировать поток возбуждения, следовательно, и напряжение на выходе генератора, т.е. напряжение на обмотке якоря двигателя, и таким образом управлять им.

Рис. 4.1. Функциональная схема системы генератор – двигатель

Электромеханические характеристики привода, в соответствии с представленной схемой и уравнениями (2.4) и (2.6), могут быть записаны выражениями

ω= E _г/(K Φ)− I _я× R _яс/(K Φ), ω= E _г/(K Φ)− M × R _яс/(K Φ)².

Здесь обозначено: K,Φ – конструктивный коэффициент и поток, а ω, M – скорость и момент на валу двигателя;

R _яс= R _яд+ R _яг+ R _с,

R _яд – сопротивление якорной цепи двигателя; R _яг – сопротивление якорной цепи генератора; R _с – сопротивление соединительных проводов.

Электродвижущая сила генератора при постоянной скорости вращения без учета насыщения магнитной системы определяется соотношением

E _г= k ₁ U _у,

где коэффициент k ₁ – определяет связь между э.д.с. генератора и напряжением на обмотке возбуждения. Подставляя E _г в уравнения электромеханических характеристик, получим

(4.1)

ω= k ₁ U _у/(K Φ)− I _я× R _яс/(K Φ),
ω= k ₁ U _у/(K Φ)− M × R _яс/(K Φ)².

В соответствии с уравнениями (4.1) механические характеристики системы Г–Д имеют тот же вид, что и характеристики двигателя рис. 2.4. Отличие будет только в жесткости. Действительно, в соответствии с определением жесткость механической характеристики определяется соотношениемβ=∂ M /∂ω. Следовательно, согласно (4.1) получим для системы Г–Д

(4.2)

β=−(K Φ)²/ R _яс.

Так как R _яс> R _я, то механические характеристики системы Г–Д менее жесткие, чем естественные характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

В системе Г–Д могут быть реализованы все возможные режимы работы привода. Режим рекуперативного торможения возникает, когда напряжение генератора окажется меньше э.д.с. двигателя. При этом ток от двигателя течет к генератору, генератор переходит в двигательный режим и вращает приводной двигатель ПД, который также переходит в генераторный режим и отдает энергию в первичную сеть. В режиме динамического торможения устанавливается U _у=0, поэтому E _г=0 и обмотка генератора является как бы добавочным сопротивлением в цепи якоря двигателя. Торможение противовключением осуществляется путем реверса U _у. Однако, как мы отмечали, при реверсе могут возникнуть недопустимо большие токи в цепи якоря, поэтому необходимо ограничивать управляющее напряжение. Уравнения баланса энергии и механических характеристик для различных тормозных режимов системы Г–Д будут теми же, что и для двигателя (2.11–2.15), если в них учесть сопротивление якорной цепи и напряжение генератора.