Идея модели заимствована из курсовой работы
по ТАУ Федосова Бориса Трофимовича

Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока

Якорное регулирование частоты вращения ДПТ характеризуется высоким КПД, линейностью характеристики Ω(Uя), малой чувствительностью к возмущению (семейством жестких механических характеристик). Но построение мощного полупроводникового регулируемого источника постоянного напряжения для питания цепи якоря двигателя затруднительно. Создавая приводы от 1кВт и выше, используют сцепку машин: движитель, генератор постоянного тока, двигатель постоянного тока. Движитель вращает генератор, от которого запитан ДПТ. Движитель может быть любым – асинхронный или синхронный двигатель, гидравлическая или газовая турбина, двигатель внутреннего сгорания, и пр. Требования к стабильности его частоты вращения не высокие – приемлемо падение угловой скорости на 5..10% при номинальной нагрузке. Если в обозначенной сцепке машин влиять на магнитное поле генератора – будет меняться его напряжение и частота вращения подключенного двигателя. Поле генератора создается шунтовой обмоткой возбуждения, в которой нужно менять ток. Но номинальная величина тока обмотки возбуждения в десятки (а для мощных машин в сотни) раз меньше тока обмотки якоря. Поэтому сцепка машин оправдывает себя.

Типовой расчет (настройка) САР частоты вращения ДПТ (системы Г-Д)

  1. Руководствуясь паспортными выбранного оборудования можно установить большинство параметров модели САР частоты вращения ДПТ (системы Г-Д) и это следует сделать (см. чертёж 1). Неуточнёнными должны остаться: коэффициенты PI-регулятора, параметры гибкой обратной связи по напряжению (корректирующей RC-цепи, делителя сигнала), уровни ограничения сигнала в канале ошибки. Задатчик угловой скорости следует установить на максимум.
  2. Ненастроенная САР может быть неустойчива, и это может быть причиной перегрузки решателей моделирующей программы. Чтобы можно было воспользоваться библиотекой частотного анализа, следует разомкнуть обратные связи (это общий подход к настройки любых систем). Для продолжения настройки САР частоты вращения ДПТ следует отключить: блок ограничения сигнала (limit) в канале ошибки, блок задания момента сопротивления, интегрирующий канал внутри PI-регулятора (коэффициент усиления пропорционального канала установить равным единице). Отключить от входов осциллографа: ток якоря ГПТ, момент движителя.
  3. Выяснить механическую постоянную времени ДПТ с маховиком на валу Tмех|дпт. Запустить процесс симуляции. Снять частотную характеристику ДПТ с маховиком и тахогенератором. Анализируя её – уточнить искомую постоянную времени. В диалоговом окне библиотеки частотного анализа необходимо установить параметры SIMO1:3, SIMO2:2.
  4. Рассчитать номиналы резистора и конденсатора в цепи корректирующей ГОС (R·C|гос = Tмех|дпт).
  5. Выбрать коэффициент ослабления сигнала в цепи корректирующей ГОС по напряжению, обеспечив запас по амплитуде в контуре 26..30 дБ (по фазе – более 90°). В диалоговом окне библиотеки частотного анализа следует установить параметры: SIMO1:1, SIMO2:1.
  6. Замкнуть: главную ОС, ГОС. Выбрать коэффициент усиления пропорционального канала PI-регулятора, руководствуясь отсутствием перерегулирования (статическая ошибка допустима).
  7. Включить интегрирующий канал внутри PI-регулятора и выбрать величину соответствующего коэффициента усиления, стремясь уменьшить время выборки статической ошибки.
  8. Подать на осциллограф ток якоря ГПТ. Подключить блок задания номинального момента сопротивления (с временной задержкой на время разгона ДПТ). В канале ошибки включить блок ограничения сигнала (limit). Выбрать его параметры, добиваясь ограничения потребляемого двигателем тока во время разгона на уровне 1.2..1.4·Iн.

Чертеж 1

14.12.2007