Разработка электроприводов прессовых машин (стр. 11 из 19)

Электромеханическая постоянная времени:

(7.31)

7.3 Оптимизация контура регулирования скорости

Объектом регулирования внешнего контура скорости является замкнутый контур тока и звено, описывающее механическое сопротивление двигателя.

Контур замыкается безинерционной обратной связью по скорости с коэффициентом преобразования

[11].

Рассмотрим работу замкнутой системы тиристорный преобразователь - двигатель (ТП - Д) с отрицательной обратной связью по скорости ДПТ НВ (рисунок 7.1).

На валу ДПТ НВ - М1 находится датчик скорости - тахогенератор ВR1,

выходное напряжение которого пропорционально частоте вращения ДПТ

(7.31)

Коэффициент пропорциональности

называется коэффициентом обратной связи по скорости[10]. Сигнал обратной связи:

(7.32)

Сравнивается с задающим сигналом скорости

, и их разность в виде сигнала рассогласовывания (ошибки регулирования скорости) подается на вход операционного усилителя DA1 являющегося РС, который с коэффициентом усиления усиливает сигнал рассогласовывания и подает его в виде сигнала управления на вход РТ.

Запишем выражения для сигнала рассогласовывания и выходного сигнала РС:

(7.33)

(7.34)

(7.35)

где

и соответственно ЭДС и коэффициент усиления преобразователя.

Рассмотрим физическую сторону процесса регулирования скорости в данной системе. Предположим, что ДПТ работает под нагрузкой в установившемся режиме и по каким-то причинам увеличился момент нагрузки

Так как развиваемый ДПТ момент становится меньше момента нагрузки, его скорость начинает снижаться и соответственно будет снижаться сигнал обратной связи по скорости , что в свою очередь согласно вызовет увеличение сигналов рассогласования и управления и приведет к повышению ЭДС преобразователя, а следовательно напряжения и скорости ДПТ. При уменьшении момента нагрузки обратная связь будет действовать в другом направлении, приводя к снижению ЭДС преобразователя [10] .

В цепи обратной связи операционного усилителя DА1 установлен резистор R2, что позволяет реализовать пропорциональный регулятор скорости.

В схеме, приведенной на рисунке 7.1, в цепь обратной связи РС DA1 включены стабилитроны VD1-VD2, которые ограничивают сигнал на выходе РС, то есть обеспечивает ограничение тока и момента двигателя.

Перейдем к расчету параметров регулятора скорости. Замыканием цепи обратной связи по скорости и введением в цепь управления регулятора скорости с передаточной функцией

получаем второй контур регулирования, структурная схема которого представлена на рисунке 7.2. В прямой цепи этого контура представлена передаточная функция замкнутого оптимизированного контура тока Без учета внутренней связи по ЭДС двигателя она имеет вид:

(7.36)

Передаточную функцию объекта регулирования скорости:

(7.37)

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости:

(7.38)

Передаточная функция регулятора скорости имеет вид:

(7.39)

где

Отсюда видно, что требуется пропорционально-интегральный регулятор скорости, с постоянной интегрирования:

(7.40)

Вычислим коэффициент усиления регулятора скорости при

(7.41)

Определим величину коэффициента передачи по моменту:

(7.42)

(7.43)

Определим модуль статической жесткости естественной характеристики:

(7.44)

(7.45)

Определим коэффициент обратной связи по скорости:

, В с (7.46)

где

–максимальный задающий сигнал

-максимальная скорость идеального холостого хода (); Тогда

(7.47)

Отсюда

(7.48)

Задавшись сопротивлением

, в качестве резистора выбираем резистор типа МЛТ-0,25-100кОм [9], определим сопротивление :

(7.49)

(7.50)

(7.51)

В качестве резистора

выбираем резистор типа МЛТ-0,5-400кОм

Регулятор скорости строим на базе операционного усилителя К553УД1А, с параметрами [9]:

-напряжение питания

-минимальный коэффициент усиления

Потребляемый ток

Определим ЭДС тахогенератора при

(7.52)

(7.53)

(7.54)

Рассчитаем сопротивление

(7.55)

(7.56)

В качестве резистора

выбираем резистор типа МЛТ-0,5-210кОм Стабилитроны VD1 и VD2 в цепи обратной связи РС, включенные для ограничения его выходного напряжения, должны быть выбраны на напряжение:

(7.57)

Выбираем по справочнику [9] стабилитрон КС5102А,

(7.58)

где

–напряжение ограничения регулятора скорости.

7.4 Расчет статической характеристики

Рассчитаем статическую электромеханическую характеристику синтезированного электропривода при

и при