АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ДВИГАТЕЛЬ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ 1 КАК ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Двигатель независймого возбуждения как объект регулиро­вания, выходной величиной которого принимается скорость вра­щения п, может быть представлен на основании совместного решения уравнений_гэлектрического (И.2) и механического (1.8) равновесия якоря и уравнений цепи возбуждения, записанных в операторной форме:

<k+'Jsp) /я (п-21)

Е = кЕФп; (II .22)

GD2 ..

Ж2- РП - М — Мс-, . (II.23)

М = кмФ1я,

откуда

і 38,2 ,, ., ..

^ р Q£)2 я Мс).

(1 + TBp)IB = kBUa, (И 25)

ф = V», . (п 26)

где кэ = 1//?я — передаточный коэффициент якоря,

ftB = 1/#в — передаточный коэффициент цепи возбуждения; Лф — передаточный коэффициент звена, преобра­зующего ток возбуждения в магнитныи поток, Тв = LJRB — электромагнитная постоянная времени цепи возбуждения двигателя При этом в целях упрощения сделаны следующие допущения

1. Двигатель имеет дополнительные полюса и компенсационную обмотку, и влиянием реакции якоря можно пренебречь '

2. Не учтено действие вихревых токов в магнитопроводе.

3. Характеристики намагничивания на рабочем участке имеют линейный характер, т. е. LB = const.

Индуктивность обмотки возбуждения определяют по кривой намагничивания или характеристике холостого хода машины [8] Рассматривая полученные уравнения как уравнения звеньев, выходная величина которых находится в левой части, а входная в правой части уравнения, получаем передаточные функции звеньев

и два множительных звена, имеющих на входе по две величины Ф и п, Ф и /я, а на выходе — соответственно их произведения Фп

и Ф1Я-

Структурная схема двигателя в соответствии с передаточными функциями представлена на рис 15, а, умножение Ф на /, и Ф на п осуществляется множительным звеном

Как видно из схемы, двигатель постоянного тока независи­мого возбуждения представляет замкнутую систему с обратной связью, имеющую два управляющих воздействия (U и UB) и одно возмущающее (Мс).

Если магнитный поток двигателя постоянен (Ф = const), то структурная схема двигателя преобразуется в одноконтурную с одним управляющим’ (U) и одним возмущающим [(Мс) воздей­ствиями (рис. 15, б).

В рассмотренных схемах в качестве зависимых величин звеньев основной цепи регулирования приняты ток и момент двигателя. Если в качестве зависимой величины принять только ток двига­теля (/я), то уравнение механического равновесия (Ф = const) можно преобразовать:

GD2 GD2Rx се і г т ' /п оо

Ж2"РП ~ 38,2сЕ ' РП ~ °м У* (Н.33)

гг GD^Rn

где Tм = 38 2с£см — электромеханическая постоянная времени

(физическое значение см с 129),

R 1

= qJ — ------ передаточный коэффициент интегрирую­

щего звена двигателя, об/мип/А,

/с = ——ток статической нагрузки, А см

Структурная схема двигаїеля для jtoto случая предсіавлена на рис 15, в. Таким образом, двигатель при Ф = const как объект регулирования может быть представлен замкнутой одноконтур­ной системой, имеющей в основной цепи регулирования два последовательно соединенных звена апериодическое (с электро­магнитной постоянной времени якоря и передаточным коэффи­циентом кэ), на вход которого подается разность подводимого к якорю напряжения и э д с. двигателя (U — Е), и интегри­рующее (с электромеханической постоянной времени и переда­точным коэффициентом £я), на вход которого подается разность тока двигателя и тока статической нагрузки Схема имеет два входных сигнала - управляющее воздействие (U) и возмущаю­щее (/с).

При работе двигателя вхолостую (Мс = 0), т е , рассматри­вая случай изменения режима работы двигателя за счет изме­нения управляющего воздействия U, получаем для схемы, пред­ставленной на рис 15, в, замену двигателя эквивалентным звеном (рис. 15, г) с передаточной функцией

WuiP) = іщ - = тэтмр2 +Vмо + і ’ (П 36)

где /гд = k3 /гя = 11сЕ

Для того чтобы двигатель в случае преодоления момента сопротивления Мс представлять в виде отдельного звена, преоб­разуем структурную схему (рис 15, в) таким образом, чтобы воз­мущающее воздействие Мс действовало на входе первого звена Тогда получим структурные схемы двигателя, представленные на рис. 15, д, е. Таким образом, в общем случае, для управляю­щего воздействия двигатель является звеном второго порядка

При Тэ > TJ4 корни характеристического уравнения — мни­мые и двигатель является колебательным звеном.

При Тэ < TJ4 корни характеристического уравнения веще­ственны и двигатель является апериодическим звеном второго порядка. В этом случае его можно рассматривать как последо­вательное соединение двух эквивалентных инерционных звеньев

с фиктивными постоянными времени Т1ф и Тгф, получаемыми при решении уравнения [10]:

(1 + Тіфр) • (1 + Т2фр) — ТаТырг -)- Тмр - j- 1.

Если индуктивность якоря мала и Г9 <С Тм, то для управляю­щего воздействия двигатель является апериодическим звеном с передаточной функцией

(11.38)

Если выходным сигналом двигателя принять не скорость вращения п, а э. д. с. двигателя Е, а в качестве зависимой вели­чины произведение силы'тока двигателя на сопротивление якор­ной цепи, то уравнения, описывающие двигатель:

(1 + 7»/яЯя = (/-£; .7>£ = (/я-/с)Яя,

и структурная схема двигателя имеет вид, представленный на рис. 15, ж, т. е. двигатель в этом случае представляет замкнутую систему с единичной отрицательной связью и коэффициенты уси­ления звеньев равны единице.