Материал: fomin-n-v-sistemy-upravlenija-elekt-437151079-unlocked

ПРИЛОЖЕНИЕ В Реализация аналоговых датчиков обратных связей в СУЭП

Датчик ЭДС. Непосредственное измерение величины ЭДС электродвигателя не представляется возможным, поэтому сигнал, пропорциональный ЭДС, выделяют косвенным путем на основании известного математического выражения через координаты, непосредственное измерение которых в электроприводе не вызывает никаких затруднений.

Уравнение равновесия для якорной цепи электродвигателя, записанное в операторной форме, определяется выражением:

где Ra - активное сопротивление якорной цепи электродвигателя, Ом;

Тa = La Ra - электромагнитная постоянная времени якорной цепи электродвигателя, с.

Как видно из выражения (В.1) дл я выделения ЭДС электродвигателя, необходимо иметь информацию о величинах напряжения и тока электродвигателя, которые в системе управления

321

где uоэ = kоэEa - напряжение обратной связи по ЭДС, В; kоэ = kон - коэффициент обратной связи по ЭДС.

Как видно из (В.3) передаточная функция датчика ЭДС имеет вид:

т. е. датчик является инерционным и выполняет преобразование с запаздыванием, определяемым постоянной времени якорной цепи Тa .

Структурная схема датчика ЭДС приведена на рис.В.1.

Рис.В.1. Структурная схема датчика ЭДС

В соответствии с уравнением (В.3) и рис. В.1 происходит реализация датчика ЭДС на операционном усилителе, принципиальная схема датчика ЭДС представлена на рис.В.2.

322

Рис.В.2. Принципиальная электрическая схема датчика ЭДС

Напряжение на выходе датчика ЭДС (рис. В.2) определяется выражением:

На основании уравнений (В.3) и (В.5) выводятся соотношения для расчета параметров датчиков:

R1R2 C = Tа .

R1 + R2

Если принять величину R2 = R1 , то выражения (В.6) примут вид:

323

R21 C = Tа .

На основании (В.7) задаются величиной емкости конденсатора С и последовательно рассчитывают величину сопротивления резисторов R1;R5;R3 + R4 . Резистор R3 необходим для подстройки датчика по каналу тока якоря.

Недостатком рассмотренного датчика является его низкое быстродействие, определяемое постоянной времени якорной цепи Тa , и

при большой величине постоянной времени применение датчика в системе управления электроприводом может оказаться невозможным.

Быстродействующий датчик ЭДС реализуется на основании уравнения (В.1), записанного через напряжения обратных связей:

В этом датчике, в отличие от инерционного, канал по напряжению выполняется безинерционным, а канал по току якоря имеет дифференцирующую составляющую. Структурная схема быстродействующего датчика ЭДС представлена на рис.В.3.

Рис.В.3. Структурная схема быстродействующего датчика ЭДС

324

На основании рис.В.3 и уравнения (В.8) с учетом помехозащищенности канала дифференцирования напряжения

быстродействующего датчика ЭДС, представленная на рис. В.4.

DA

Рис.В.4. Принципиальная схема быстродействующего датчика ЭДС

Напряжение на выходе быстродействующего датчика ЭДС (рис.В.4) определяется выражением:

На основании уравнений (В.8) и (В.9) и учета фильтрации выходного напряжения датчика (рис. В.4) легко можно получить следующие соотношения:

Постоянные времени фильтров Тф1 (фильтрация напряжения uот )

и Тф2 (фильтрация выходного напряжения датчика uоэ ) подбираются при наладке датчика и находятся в пределах 1…2 мс.

325