Анализ свойств САР тока якоря

Предположим сначала, что вал двигателя заторможен, то есть ω = 0. Очевидно, что при этом ЭДС якоря двигателя е_д = φ. Пусть на вход САР тока якоря подается ступенчатый сигнал задания

Наблюдение ведется за фактическими значениями тока i_я. Для определения реакции САР на данное воздействие найдем сначала передаточную функцию разомкнутой, а затем замкнутой системы.

Полученные выражения совпадают с выражениями рассмотренных ранее стандартных передаточных функций первого (внутреннего) контура обобщенной структурной схемы СПР.

Следовательно можно утверждать, что реакция САР тока на внешние воздействия должна соответствовать стандартам, принятым для первой системы, настроенной на модульный оптимум.

Такой результат мы действительно получим в том случае, если вал двигателя заторможен. При незаторможенном состоянии двигателя реакция САР тока на скачок задания вызывает разгон двигателя под действием развиваемого им электромагнитного момента, который пропорционален току якоря. С ростом скорости пропорционально увеличивается ЭДС двигателя. Вследствие влияния ЭДС реакция САР тока будет отличаться от стандартной (кривая 1 рис, 3.5.). Здесь же для сравнения приведена кривая 2 изменения тока при заторможенном состоянии двигателя, которая соответствует принятому стандарту.

Анализ реакции системы с учетом влияния ЭДС показывает, что установившееся значение тока якоря определяется формулой [8]:

Из формулы (3.6) видно, что установившееся значение тока меньше, чем установившееся значение задания. Таким образом, вследствие влияния ЭДС двигателя система регулирования тока со стандартным ПИ-регулятором, синтезированным без учета влияния ЭДС, теряет астатизм по управляющему воздействию.

Данное явление объясняется (см. рис. 3.5) непрерывным увеличением скорости и соответственно величины противо-ЭДС незаторможенного двигателя. Ток якоря зависит как от ЭДС преобразователя, так и от ЭДС двигателя. Поэтому компенсация влияния на ток якоря непрерывно растущей величины ЭДС двигателя в принципе возможна лишь путем соответствующего непрерывного увеличения ЭДС преобразователя. Для этого требуется непрерывное увеличение выходного сигнала регулятора тока. Такое увеличение сигнала регулятора тока в установившемся режиме в принципе возможно лишь за счет действия его интегральной части приналичии ненулевой установившейся ошибки на его входе. Именно поэтому, несмотря на наличие в структуре регулятора интегральной компоненты, возникает определенное установившееся рассогласование между заданным и фактическим значениями тока якоря. Иными словами, в условиях непрерывного изменения ЭДС двигателя ресурсы интегральной части регулятора полностью расходуются на поддержание постоянства тока. На полную ликвидацию установившейся ошибки по току их уже не достаточно.

Установившаяся ошибка САР тока зависит от соотношения параметров Т_м и T_j. Как следует из формулы (3.6), при одном и том же значении Т_м ошибка будет тем меньше, чем меньше T_j. Поэтому повышение быстродействия регулятора тока обеспечивает улучшение точности САР.

При одном и том же значении T_j ошибка будет тем меньше, чем больше Т_м, т.е. чем более инерционна электромеханическая система, медленнее изменяется во времени скорость и соответственно ЭДС.

При благоприятном соотношении параметров (при Т_м> > T_j) переходный процесс незначительно отличается от стандартного и поэтому типовой

ПИ-регулятор тока оказывается приемлемым.

При неблагоприятных соотношениях параметров различие процессов регулирования тока при заторможенном и незаторможенном состояниях двигателя может оказаться недопустимо большим. В этом случае применяют усовершенствованные САР тока, реализующие принцип комбинированного регулирования.