Лекція 4. Роль обмежень та відсічок у характеристиках елементів. Статика роботи

роботи вузлів із відсічками по струму та напрузі
Роль обмежень та

відсічок

У розглянутих раніше системах із від’ємними зворотними зв’язками по напрузі і швидкості значення задавального сигналу (напруги чи м.р.с.) значно перевершують значення керуючого сигналу. При високій жорсткості швидкісної характеристики значення Uз (чи Fз) можуть у десятки і сотні разів перевищувати значення Uк чи Fк.
Для систем з електромагнітним складуванням сигналів це може призвести до недопустимого перенавантаження по струму задавальної обмотки та обмотки зворотного зв’язку перетворювача (проміжного підсилювача). Крім цього, в перехідних процесах, наприклад при пусках, найбільше значення результуючого сигналу керування короткочасно також перевищує стале значення. Так, для систем із тиристорними перетворювачами (ТП) рівень результуючого сигналу керування не повинен перевищувати значень, при яких кут регулювання α < 0 (для нереверсивних ТП) чи αмах< α < αmin (для реверсивних ТП).
Наведене обмеження сигналів здійснюється різними способами:
Використанням зворотних зв’язків із “відсічкою”;
Шунтуванням входу перетворювача (проміжного підсилювача) стабілітронами;
Використанням “насичення” проміжного підсилювача.

і напрузі з “відсічкою” починають діяти лише тоді, коли струм

чи напруга перевищують значення відсічок Івідс, Uвідс.
При дії відсічок САК перетворюється в систему, підтримуючу відповідно струм і момент чи напругу двигуна із заданою точністю.
На рис.1.7,а наведена САК із двигуном незалежного збудження М і керованим перетворювачем П. Система має ЖВЗЗ по напрузі та ЗЗ по струму з відсічкою. Останній повинен знизити швидкість ω чи навіть зупинити двигун при струмах, що перевищують струм відсічки Івідс.
Дія ВЗЗ по напрузі тут підвищує точність підтримки швидкості при І < Івідс.

Принцип роботи схеми
Умовно уявимо собі, що перетворювач П має обмотки керування ОК1 і ОК2, які можуть бути обмотками складального магнітного підсилювача, який уходить у комплектоперетворювач. У даному випадкові вибраний спосіб алгебраїчного складання сигналів за допомогою обмоток керування, який також використовується на практиці при статичному розрахунку, викликає лише необхідність приведення сигналів до задавальної обмотки.

ВЗЗ по напрузі. В цьому випадку в обмотці ОК2 струм

не тече, тому що напруга порівняння Uп перевищує падіння напруги на опорі шунта Rш.

Для струмів, більших за струм відсічки Івідс, з’являється третя складова UОК2 – напруга на обмотці ОК2, приведена до обмотки ОК1

і сума всіх трьох напруг різко падає (заштрихована крива).
При нерухомому двигуні в якірному ланцюзі тече струм стопорення Іст, а результуюча напруга на обмотках керування дорівнює падінню напруги від цього струму на опорі ланцюга П чи якоря двигуна, зменшеному в Кп раз (точка А).
Напруга ЗЗ в цьому випадку також визначається падінням напруги від струму стопоріння на Rя (точка Б). Напруги можуть бути замінені м.р.с. Fвх., FΣ, Fзз, FОК2.

Для виведення рівняння швидкісної характеристики двигуна в системі з відсічкою по струму
записуємо систему рівнянь сталого режиму:

– відсічка не працює і вузол не діє. Вузол у

цьому випадкові працює з від’ємним ЗЗ по напрузі двигуна.
Якщо струм перевищує струм відсічки – з’являється напруга на обмотці ОК2, різко зменшує сумарну вхідну напругу перетворювача UΣ, його ЕРС та швидкість двигуна.
У цьому випадкові обов’язково виникає задача вибору коефіцієнта від’ємного струмового ЗЗ βвідс. Часто це робиться, виходячи із заданого струму стопоріння Іст. Через відсутність обертання ЕРС перетворювача в даному випадку зрівноважується тільки падінням напруги в його вихідному ланцюгу і в якорі двигуна.

( 1.21)

При електричному додаванні сигналів часто використовують схему шунтування входу регулятора швидкості РШ стабілітроном VD (рис.1.8,а) – схема “з відсічкою” по керуючому сигналу.
На рис.1.8,б наведені графіки зміни сигналів залежно від швидкості ω в даній схемі.

Uст , де Uст – напруга пробиття стабілітрона VD, і

на вхід подається практично незмінна напруга U′к = Uст. При швидкості відсічки ω = ωвідс. Напруга Uз – Uвзз = Uст.
При ω > ωвідс напруга Uз – Uвзз стає менш від Uст і стабілітрон уже не впливає на процес керування – система “замкнеться”.
Границею зони на площині ω, Ія, у якій діє ЗЗ, служить характеристика розімкненої системи при U′к = Uст. Регулювання швидкості здійснюється зміною задавальної напруги.
У тиристорних ЕП величину Uст вибирають із умови обмеження кута α.
Такий же ефект “відсічки” за керуючим сигналом можливо отримати, використовуючи регулятор швидкості РШ із “насиченням”.

Рис.1.8.