Переходные процессы в замкнутой системе РТП-ДПТ

Переходные процессы в системе «Реверсивный тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения» в общем случае относятся к классу электромеханических. При этом выходное напряжение преобразователя из-за инерционности или вследствие специального формирования его входного сигнала управления является определенной функцией времени. Основная особенность этих процессов - широкие возможности по формированию переходных характеристик, т.е. по получению заданных (оптимальных) законов изменения во времени тока, момента, скорости и угла поворота вала ДПТ. Достигается это регулированием в переходных процессах напряжения на якоре двигателя за счет соответствующего изменения ЭДС преобразователя.

Переходные процессы в данной системе при изменении ЭДС преобразователя во времени и не учете электромагнитной инерции якоря ДПТ описываются линейным дифференциальным уравнением:

(6.10)

где

Правая часть выражения (6.10) есть функция, определяемая изменением во времени ЭДС преобразователя . Отметим, что переходные процессы в системе РТП - ДПТ при изменении нагрузки на валу двигателя не рассматриваются.

Основная особенность переходных процессов в этой системе заключается в малой инерционности преобразователя. Это позволяет простыми средствами осуществлять организацию переходных характеристик в электроприводе, т.е. обеспечивать требуемый характер изменения во времени скорости, тока и момента двигателя.

Формирование переходных процессов в системе осуществляется за счет соответствующего регулирования ЭДС преобразователя . Допустим, что скорость ДПТ в системе РТП - ДПТ (рис. 6.6, а) должна изменяться по графику, показанному на рис. 6.7, а. В соответствии с этим графиком двигатель в момент времени t =0 запускается, затем в момент t ₁ реверсируется, а в момент t ₂ тормозится. Для реализации этого графика скорости в момент t =0 скачкообразно подается задающий сигнал по скорости U _з.с., а в момент времени t ₂ этот сигнал снимается.

Если не предпринять специальных мер по формированию необходимого графика скорости, то переходные процессы будут существенно отличаться от заданных из-за малой инерционности преобразователя, т.е. будут характеризоваться недопустимо большими бросками тока и момента.

Возможности формирования требуемого характера переходных процессов связаны со специфичным для системы РТП - ДПТ способом с использованием задатчика интенсивности системы ЗИ (задатчик интенсивности, рис. 6.6, а). Назначение ЗИ состоит в том, чтобы преобразовать ступенчатый сигнал скорости U _з.с. в управляющий сигнал U _у, который изменяется по линейному закону во времени. Сигнал U _у, поступая на вход преобразователя РТП, вызовет пропорциональное изменение его ЭДС (рис. 6.7, б) и соответствующее изменение скорости вращения двигателя, показанное на рис. 6.7, а.

Рис. 6.7. Графики переходных процессов в системе РТП – ДПТ

а – график задания скорости;

б – изменение сигналов управления и ЭДС преобразователя

Как известно для повышения точности регулирования скорости применяются замкнутые системы регулирования с обратной связью по скорости. Структурная схема электропривода по системе РТП - ДПТ с обратной связью по скорости представлена на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Структурная схема электропривода РТП-Д с замкнутой по скорости системой управления: РТП – реверсивный тиристорный преобразователь, ДПТ – двигатель постоянного тока.

Тиристорный преобразователь представлен безинерционным звеном с передаточным коэффициентом k_n. Передаточная функция по управляющему воздействию:

Здесь – коэффициент усиления разомкнутой системы (при разрыве обратной связи по скорости). Тогда после преобразования получим:

Передаточная функция показывает, что в замкнутой по скорости системе регулирования электромеханическая постоянная времени T _M характеризующая инерционность механической части электропривода, как бы уменьшается в (К +1) раз. Это связано с тем, что жесткость механических характеристик β в замкнутой системе увеличивается в (К +1) раз.

Это важное свойство – повышение быстродействия привода, которое дает отрицательная обратная связь по скорости сопряжено с существенным недостатком – возрастанием колебательности переходных процессов.

Обычно электромеханическая постоянная времени Т _М больше, чем 4 Т _Я, и в разомкнутой системе регулирования скорости во времени переходных процессов колебания не наблюдаются. Введение отрицательной обратной связи по скорости уменьшает эквивалентную электромеханическую постоянную времени, причем чем больше коэффициент обратной связи k_с тем меньше Т _М.экв. Поэтому в замкнутых по скорости системах регулирования Т _М.экв становится меньше 4 Т _Я, и переходные процессы в электроприводе приобретают колебательный характер. Для снижения колебательности в систему регулирования вводятся корректирующие звенья.

В общем случае можно предложить следующий порядок анализа переходных процессов в системах электропривода, если эти процессы описываются линейными (или линеаризованными) дифференциальными уравнениями.

1. Определяется, какие инерционности следует учитывать при анализе данного переходного процесса.

2. Находят постоянные времени, характеризующие каждую инерционность. Если постоянные времени отличаются на 2 и более порядка, то меньшими в инженерных расчётах как правило, можно пренебречь.

3. Число инерционностей определяет порядок дифференциального уравнения, описывающего переходный процесс.

4. Находят характеристическое уравнение, соответствующее левой части однородного линейного дифференциального уравнения, описывающего исследуемый переходный процесс.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: