Статические режимы и принцип работ замкнутой системы РТП-ДПТ

Основу замкнутой системы «реверсивный тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока» (РТП-ДПТ) составляет разомкнутая схема (рис. 6.6, а). На валу ДПТ НВ находится датчик скорости – тахогенератор ТГ, выходное напряжение которого U _ТГ = γ ω пропорционально скоро­сти двигателя и является сигналом обратной связи. Коэффициент про­порциональности γ является коэффициентом обратной связи по скорости и может регулироваться за счет изменения тока возбуж­дения тахогенератора I _ВТГ.

а)

б)

Рис. 6.6. Структурная схема (а) и статические характеристики (б) системы РТП-ДПТ

Сигнал обратной связи U_ТГ = γω – U_oc сравнивается с задающим сигналом скорости U _зс, и их разность в виде сигнала рассогласования (ошибки) U _вх подается на вход усилителя У, кото­рый с коэффициентом К_у усиливает сигнал рассогласования U _вх и по­дает его в виде напряжения управления U_у на вход преобразователя РТП.

Для получения характеристик ДПТ в замкнутой системе воспользуемся выражениями (6.1) и (6.2), а также соот­ношениями (рис. 6.6, а)

где Е_п и K_п – соответственно ЭДС и коэффициент усиления преобразователя.

Заменяя в (6.1) и (6.2) последовательно Е_п на ее выражение (6.5), далее U_y на его выражение (6.4) и затем U_вх на его выражение (6.3), после несложных преобразований получим следующие формулы для характеристик ДПТ в замкнутой системе:

где с=К Ф _ном; Кс=γк_ук_п/c – общий коэффициент усиления системы РТП-ДПТ.

Для анализа жесткости полученных характеристик сопоставим перепады скорости в разомкнутой Δ ω и замкнутой Δ ω _з системах при одном и том же токе или моменте. Согласно (6.1), (6.2), (6.6) и (6.7)

Так как k_с> 0, то Δ ω _з< Δ ω _р, т.е. всегда жесткость характеристик в замкнутой системе больше жесткости характеристик в разомк­нутой системе. Сами характеристики, показанные на рис. 6.6, б, представляют собой прямые параллельные линии 3, 5, 6 и т.д. располо­жение которых определяется уровнем задающего сигнала по ско­рости U_зс и соответственно скоростью холостого хода ω ₀. Здесь же для сравнения приведена более мягкая характеристика ДПТ в разомкнутой системе (прямая 4).

Для нахождения предельной по жесткости характеристики бу­дем увеличивать коэффициент усиления системы k_с до бесконечно­сти. Из (6.9) видно, что при k_с → ∞ Δ ω _з→ 0, т.е. в пределе в данной замкнутой системе может быть получена абсолютно жесткая характеристика (штриховая прямая на рис. 6.6, б).

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 М_с. Так как развиваемый ДПТ момент становится меньше момента нагрузки, его скорость начинает снижаться и соот­ветственно будет снижаться сигнал обратной связи по скорости U _ТГ= γ ω, что в свою очередь согласно (6.3)...(6.5) вызовет увеличение сигналов рассогласования U _вх и управления U_y 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.

Таким образом, благодаря наличию обратной связи осуществ­ляется автоматическое регулирование ЭДС преобразователя, а зна­чит, и подводимого к ДПТ напряжения, за счет чего повышается жесткость характеристик ЭП. В разомкнутой же системе при изме­нении момента нагрузки ЭДС преобразователя не изменяется, в ре­зультате чего жесткость характеристик электропривода меньше.

Для повышения жесткости характеристик в системе РТП - ДПТ кроме обратной связи по скорости используются также отрицательная об­ратная связь по напряжению и положительная обратная связь по току двигателя и их сочетания