Обмеження моменту електропривода

Робота багатьох виробничих механізмів зв’язана з обмеженням динамічного моменту, який визначає прискорення. Прискорення са-мого електродвигуна також обмежене. Тому систему автоматичного регулювання швидкості необхідно доповнити системою обмеження моменту. Стосовно двигуна постійного струму незалежного збудже-ння систему обмеження моменту замінюють системою обмеження струму як більш просту в реалізації, бо момент двигуна пропорцій-ний струму .

Обмеження струму досягається затриманим від’ємним зворот-ним зв’язком за струмом, який називають «відсічкою» за струмом (рис.9.5). До контуру обмеження струму входять опір додаткових полюсів , спад наруги на якому пропорційний струму якоря, давач струму ДС і опорна напруга , яка направлена проти вихідної напруги давача.

Рис.9.5. Функціональна схема системи автоматичного регулювання швидкості з обмеженням струму якоря

Опорна напруга може створюватись окремим джерелом або стабілітроном з напругою стабілізації .

При струмі якоря зворотний зв’язок за струмом не діє, бо (рис.9.6). Коли струм досягне значення , то і вступає в дію від’ємний зворотний зв’язок за струмом. Напруга на вході підсилювача П2 з подальшим збільшенням струму зменшується, що призводить до зниження швидкості від до (ділянка на рис.9.6).

Щоби зменшити коефіцієнт підсилення підсилювача П2, при вводиться обмеження на вході підсилювача П1 стабілітро-ном V1 і жорсткість характерис-тики зменшується (ді-лянка на рис.9.6).

Розрахунок контуру обмежен-ня струму зводиться до визначе-ння коефіцієнта підсилення , коефіцієнта передачі давача струму і напруги стабілізації стабілітрона V1, які забезпечать бажану електромеханічну характеристику.

На ділянці залежність описується рівнянням (9.2). Підставивши в (9.2) , обчислюють швидкість , при якій вступає в дію відсічка. При вступає в дію контур обмеження струму. Щоби знайти рівняння на ділянці , потрібно в системі рівняння (9.1) рівняння замінити двома рівняннями:

(9.15)

де . Розв’язок системи (9.1) з врахуванням (9.15) дає рівняння електромеханічної характеристики при у виді

. (9.16)

В (9.16) два невідомі: і , але відомий . Тому для обчислення , необхідно задатись співвідношенням між і . Для зменшення слід прийняти . Тоді і . За цією умови (9.16) буде таким:

(9.17)

Рівняння (9.17) описує зміну швидкості на ділянці . То-му, підставивши в нього і , отримаємо рівняння для обчислення коефіцієнта :

. (9.18)

Для зменшення слід прийняти , де – допустимий струм двигуна за умови комутації.

Підставивши в (9.16) значення , обчислюють швидкість , при якій вступає у дію обмеження напруги на вході підсилювача П1 (відсічка за швидкістю).

Напругу обмеження (напругу стабілізації стабілітрона V1) визна-чають з рівняння

. (9.19)

Величина струму визначає швидкість . Тому потрібно пе-реконатись, чи забезпечить відсічна за швидкістю стопорний струм . Це можна перевірити за рівнянням електромеханічної характеристики для .

На ділянці зворотній зв’язок за швидкістю не буде дія-ти, бо напруга на виході першого підсилювача . Тому на цій ділянці рівняння матиме вид

. (9.20)

Підставивши в (9.20) , отримаємо вираз для обчислення струму :

. (9.21)

Якщо , напруга відсічки за швидкістю розрахована вірно. Якщо , то згідно з (9.21) потрібно зменшити , збільшивши за рахунок зменшення .

Рис.9.7. Структурна схема системи регулювання швидкості

з контуром обмеження струму

Після цього обчислення повторити. Можна піти і зворотним шляхом: прийнявши , з (9.21) визначають , з (9.19) – і з (9.16) струм , який забезпечить . Можна забезпечити , змінивши відповідно співвідношення між коефіцієнтами підсилення і .

Результати розрахунків перевіряють моделюванням за структур-ною схемою рис.9.7. На схемі контур обмеження струму складаєть-ся з давача струму з коефіцієнтом передачі , порівняльної ланки, опорної напруги і електронного ключа , який спрацьовує при .