Принцип построения:
1) принцип компенсации возмущения (рисунок 6.8)
Uз.с – сигнал задания скорости;
UΔ – сигнал рассогласования.
- суммирующее устройство
Системы не нашли практического применения из-за отсутствия простых и надежных датчиков.
2) с обратной связью (рисунок 6.9)
Обратные связи бывают:
а) положительные;
б) отрицательные;
в) жесткие (всегда действуют);
г) гибкие (в переходных режимах);
д) линейные;
е) нелинейные.
Иногда требуется регулировать несколько координат (например ω и I)
3) схема с общим усилителем (рисунок 6.10)
Uз.с – U задания ω;
Uосс – U обратной связи по ω;
Uост – U обратной связи по I;
UΔ – сигнал рассогласования;
ЭЧД – электрическая часть ЭД;
МЧД – механическая часть ЭД;
ПУ – преобразовательное устройство;
УУ – управляющее устройство.
Схема проста, но не позволяет регулировать координаты независимо друг от друга.
4) схема с подчиненным регулированием (рисунок 6.11)
РС – регулятор ω;
РТ – регулятор I;
МПУ – механическое передающее устройство.
Два контура: I – внутренний (подчинен внешнему контуру, т.к. выход с РС является входом для РТ); ω – внешний.
Достоинства: можно регулировать координаты независимо друг от друга, и настраивать оптимальные статические характеристики и переходных процессов.
Схема 1 (рисунок 6.12). У – усилитель;
П – преобразователь тиристорный;
ТГ – тахогенератор (используется для снятия обратной связи по скорости);
ОВ – обмотка возбуждения;
Rв – регулирует коэффициент обратной связи по ω.
Напряжение тахогенератора определяется по формуле: 
Ку – коэффициент усиления усилителя;
Кп – коэффициент преобразователя.
– ЭДС преобразователя
Как замкнутая система реагирует на увеличение нагрузки?
При увеличении нагрузки (возрастании статического момента) система ЭП выходит из установившегося состояния и, согласно уравнению движения при М>Mc, скорость вращения вала уменьшается. Вследствие этого напряжение, создаваемое тахогенератором, уменьшается. Сигнал, поступающий по цепи отрицательной обратной связи, увеличивает входное напряжение усилителя. Соответственно увеличиваются и напряжения на выходах усилителя, а затем и преобразователя, что приводит к увеличению напряжения на якоре ДПТ, благодаря чему увеличивается скорость ЭП.
Вывод: жесткость характеристики выше, чем в разомкнутой схеме. ООС по скорости служит для стабилизации скорости.
Uз.с – сигнал задания скорости. Если нужно работать на меньшей скорости (характеристики 4;5), то напряжение Uз.с уменьшают.
Схема 2 (рисунок 6.14). ω – выходная регулируемая координата. Схема содержит 2 контура:
1) регулятор I(M); датчик I – контур I;
2) регулятор ω; датчик ω.
Контур I – внутренний, подчинен внешнему, т.к. сигнал входа для него является выходным сигналом контура ω.
Регуляторы построены на операционных усилителях (ОУ). На входе ОУ и в ОС ОУ могут стоять различные R и C → тип регулятора.
РС – регулятор скорости, П-регулятор (пропорциональный) с ограничением выходного сигнала. Ограничение осуществляется двумя стабилитронами в ОС (V1 и V2). Таким образом осуществляется ограничение I(M) в схеме (отсечка).
РТ – регулятор I, выполнен на ПН-регулятор (пропорционально-интегральный), т.е. в ОС стоит Rос1(2) и Сос.
РС и РТ рассчитываются и настраиваются определенным образом в зависимости от того, какие статические и динамические характеристики нам нужны. Жесткость рабочего участка характеристики (на рис 6.12) определяется соотношением:
Тм – электромеханическая постоянная времени преобразователя;
Тп – электромагнитная.
Существует несколько методов настройки регулятора:
· по техническому оптимуму – делают выбор:
а) относительно жесткие механические характеристики;
б) перерегулирование (≈4,3%)
· по симметричному оптимуму:
а) абсолютно жесткая механическая характеристика;
б) перерегулирование ≈55%
Выполнен на базе УБСР – универсальная блочная система регулирования
3. ТРН – тиристорный регулятор напряжения;
ЗП – задающий потенциометр скорости (с него снимаем напряжение Uзад.с)
ТГ – выдает сигнал скорости ≡ скорости;
ω – выходная основная координата ЭП.
В каждой фазе включены встречно-параллельно тиристоры VS1..VS6. Управляющие электроды VS1..VS6 подключены к выходам СИФУ, которое распределяет импульсы на все тиристоры и осуществляет их сдвиг в зависимости от сигнала управления Uу:
В цепь ротора АД включены R2д для расширения диапазона регулирования скорости ω. Пусть ЭП работает в точке 1 с Мс1. Увеличим нагрузку до Мс2. При этом скорость вращения ω уменьшится, что приведет к уменьшению напряжения отрицательной обратной связи Uосс. При уменьшении напряжения Uосс, напряжение управления соответственно увеличится: Uу=Uз.с-Uосс, а угол сдвига α уменьшится. В итоге мы уменьшим напряжение на АД и увеличим его момент. ЭП переходит работать в точку 2 с Мс2, при этом механическая характеристика остается жесткой (т.е. скорость стабильна).
Для получения другой скорости меняем напряжение Uз.с
Следящий электропривод
ЭП, который обеспечивает, воспроизводит с заданной точностью движение ИО РМ в соответствии с произвольно изменяющимся входным сигналом управления.
По своей структуре следящий ЭП представляет собой замкнутую систему, действующую по принципу отклонения. Система управления состоит из усилителя и силового преобразователя (рисунок 6.16).
1;5 – датчики входного и выходного сигнала;
2 – измеритель рассогласования;
3 – система управления;
4 – электродвигатель;
6 – исполнительный орган рабочей машины.
Классификации следящего ЭП.
По назначению:
1) скоростной (воспроизводит заданной точностью скорость движения);
2) позиционный (воспроизводит положение);
По способу управления:
1) непрерывного действия (U рассогласования подается на ЭД постоянно);
2) релейного действия (сигнал подается при достижении U определенного уровня);
3) импульсно следящий ЭП (управляющий сигнал в виде импульсов. Амплитуда, f и заполнение их изменяется в зависимости от U∆). В этом случае говорят об амплитудно-частотной и широтно-импульсной модуляции.
По виду ЭД:
1) ДПТ;
2) ЭД переменного тока.
Библиография
1. Москаленко, В.В. Электрический привод [текст]: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования – М.: Мастерство: Высшая школа, 2000 368 с.
2. Хализев, В.П. Электрический привод [текст]: учебник для техникумов. М.: «Высшая школа», 1977 – 256с., с ил.
3. Копылов, И.П. Справочник по электрическим машинам [текст]: В 2 т./С74 Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т.1. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.: ил.
Приложение А
(справочное)
Основные формулы, используемые для расчетов в дисциплине «Электропривод»
1. По разделу 1 «Механика электропривода»:
· Динамический момент: 
;
· Момент инерции: 
= m∙r2 [кг∙м2]
· Маховый момент: Mм=G·D2
· Уравнение движения электропривода в общем виде:
;
· жесткость характеристик: 
;
· общая формула приведения статического момента:
;
· общая формула приведения момента инерции: 
2. По разделу 2 «Электропривод с двигателем постоянного тока»:
· Основные формулы для вывода:
U=E+IR (1),
E=kФω (2),
M=kФI (3),
· Уравнение электромеханической характеристики: 
· Уравнение механической характеристики: 
· Расчет номинальных величин:
; 
; 
; 
; 
; 
· Ток переключения при форсированном пуске: 
· Пиковый ток при нормальном пуске: 
· Сопротивление якоря: 
· Добавочное сопротивление в переходных процессах:
3. По разделу 3 «Электропривод с двигателем переменного тока»:
· Синхронная скорость двигателя: 
; 
· Уравнение механической характеристики АД:
· Критический момент АД: 
· Критическое скольжение АД: 
· Упрощенная формула Клосса: 
· Уравнение механической характеристики СД:
4. По разделу 4 «Энергетика электропривода»:
· Переменные потери:
ДПТ – 
АД – 
СД – 
· Переменные потери в ДПТ и роторе АД:
· Полные переменные потери в АД:
· Потери энергии в якоре ДПТ и роторе АД при переходных процессах:
· КПД для циклически изменяющейся нагрузки (средневзвешенный):
· Время переходного процесса при постоянном динамическом моменте:
· Время переходного процесса при линейных характеристиках ЭД и механизма:
· Электромеханическая постоянная времени:
· Время переходного процесса при изменяющемся динамическом моменте:
· Средний динамический момент:
· Уравнения нагрева и охлаждения:
; 
· Эквивалентный момент:
· Коэффициент повторного включения:
Приложение Б
(справочное)
Выписка из государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по дисциплине «Электрический привод»
| Специальность | индекс | наименование циклов, дисциплин, основные дидактические единицы | всего обязательных учебных занятий |
| Электрические машины и аппараты | СД.05 | электрический привод: классификация электрического привода, его назначение; типы и характеристики приводных механизмов и электродвигателей; механика электрического привода, уравнение движения; электромеханические свойства двигателей постоянного и переменного тока; регулирование частоты вращения; установившиеся и переходные режимы работы электрического привода; элементы схем управления; расчет мощности, выбор электродвигателей и элементов схем управления; теоретические основы автоматизированного электропривода; принципы автоматического управления электрического привода; типовые схемы и узлы разомкнутых и замкнутых систем автоматического управления электрического привода; преобразовательные устройства |
