3.2. Расчет контура тока

Структурная схема контура тока имеет вид, рис.3.2

Рис.3.2.

Токовый (внутренний) контур настраиваем на технический оптимум.

Передаточная функция объекта управления будет

Передаточная функция регулятора тока W_рт(р) находится из условия равенства передаточной функции разомкнутого оптимизируемого контура желаемой передаточной функции W_ж(р)(3.1)

или

(3.8)

где - малая некомпенсируемая постоянная времени токового контура, равная ,

где - постоянная времени, обусловленная инерционностью цепи обратной связи по току =0,002с.

Некомпенсируемая постоянная времени токового контура также должна выбираться из условий получения заданных значений показателей качества процесса в системе

и обеспечение ее помехозащищенности [3].

Постоянная из этого выражения будет

(3.9)

где - время переходного процесса по управляющему воздействию, определяется для каждой конкретной системы в соответствии с технологическими требованиями, например

- постоянная фильтра в цепи обратной связи по скорости,

=(0,001-0,003)с [3].

Считается [3], что система будет защищена от действия высокочастотных помех, если >0,005 с.

Следовательно должна быть больше значения 0,005с из условия обеспечения помехозащищенности и меньше значения полученного из условия (3.9).

Из соотношения (3.8) найдем передаточную функцию регулятора тока

(3.10)

Полученная передаточная функция соответствует пропорционально-интегральному регулятору (ПИ-регулятору).

Коэффициент пропорциональной части ПИ-регулятора

Постоянная интегрирования регулятора тока

Передаточная функция замкнутого токового контура с учетом неединичной обратной связи будет

При расчете контура регулирования скорости оперируют упрощенной передаточной функцией Ф_т(р), в которой пренебрегают слагаемым содержанием р², т.е.

3.2.1. Расчет регулятор тока

Передаточная функция регулятора тока

.

Схема ПИ- регулятора тока, постоянного на операционном усилителе имеет вид, рас 3.3.

Параметры регулятора могут быть определены из соотношений:

Задаваясь емкостью конденсатора С7, найдем сопротивление суммы резисторов R8+R9 на входе регулятора

Величину С7 выбирают равной 1-2 мкФ, но не меньше 0,5 мкФ и не больше 5мкФ [15].

Сопротивление резистора R12 в цепи обратной связи регулятора тока будет

В цепь якоря двигателя включен шунт R15 . Передаточный коэффициент шунта K_ш определяется его номинальным током I_ш.ном, который следует выбирать близким к максимальному току двигателя (I_макс=λI_н).

Стандартное напряжение шунта U_ш=0,075 В, реже 0,15 В [15].

Коэффициент обратной связи по току якоря (3,6) должен также удовлетворять следующему соотношению

(3.11)

где - передаточный коэффициент (сопротивления)шунта

- коэффициент усиления (передачи) датчика тока

- коэффициент приведения напряжения обратной связи по току к цепи задающего сигнала.

Расчет элементов цепи обратной связи по току якоря более полно приведен в [6].

Суммарное сопротивление резисторов R10+R11 будет найдено из соотношений, составленных для коэффициента обратной связи по току якоря (3.6 и 3.11)

В электроприводах в качестве датчика тока могут использоваться трансформаторы тока. Коэффициент передачи k_т выбирается так, чтобы при максимальном токе двигателя на выходе датчика тока было

Для исключения перерегулирования тока двигателя выше расчетного значения σ= 4,3% в цепь задающего сигнала включают фильтр, рис.3.4, с постоянной времени фильтра Т_ф=4 ,с. Емкость конденсатора фильтра С5 будет

Для реализации фильтра в цепи обратной связи по току якоря с постоянной времени

Т_ост= (0,002-0,04)с в цепь обратной связи по току необходимо включить конденсатор емкостью:

Величина сопротивления в цепях операционных усилителей электропривода обычно составляет 10-100 кОм и не должна превышать 500 кОм [15].