- •1. Усилители мощности
- •1.1. Тиристорный преобразователь.
- •1.2. Широтно-импульсный преобразователь.
- •2. Измерительные преобразователи и датчики.
- •2.1 Датчик тока
- •2.2. Датчики скорости
- •2.3. Датчики положения механизма.
- •3. Электромеханические преобразователи
- •3.1. Электродвигатель постоянного тока
- •3.2. Асинхронный электродвигатель
- •3.3. Бесконтактный электродвигатель
- •4. Механические системы.
- •5. Процесс механообработки
Лекция 5. Характеристики основных элементов САУ.
1. Усилители мощности
1.1. Тиристорный преобразователь.
Тиристорный преобразователь, как элемент САУ, представляет собой импульсную систему (СИФУ и выпрямитель ВП), преобразующую входной управляющий сигнал (напряжение ) в функцию моментов отпирания тиристоров, изменяющую напряжение на входе двигателя , и описываемую дифференциальным уравнением:
, |
(1) |
где – постоянная времени тиристорного преобразователя ( сек для мостовой полностью управляемой схемы);
– передаточный коэффициент тиристорного преобразователя .
При изменении напряжения управления на некоторую величину изменяется напряжение на входе двигателя . Тогда уравнение (1) примет вид:
Переходя к операторной форме записи, получаем:
Отсюда выражение для передаточной функции тиристорного преобразователя принимает вид:
1.2. Широтно-импульсный преобразователь.
Широтно-импульсный преобразователь (ШИП) представляет набор электронных ключей, обеспечивающих импульсное изменение напряжения на нагрузке, подключенной к выходу этого преобразователя. В современной технике частоты коммутации ШИП лежат в пределах (2—50) кГц. Поэтому запаздывание в такой системе принимается равным нулю. Во многих приложениях ШИП представляется как безинерционный элемент с передаточной функцией вида:
,
где , – величины приращений изображений выходного и входного сигнала ШИП соответственно.
Более точное представление процессов в САУ, содержащей ШИП, может быть получено с использованием дискретного преобразования Лапласа.
2. Измерительные преобразователи и датчики.
2.1 Датчик тока
Датчик тока (измерительный трансформатор тока) с фильтром, как элемент САУ, описывается дифференциальным уравнением вида:
, |
(2) |
где – передаточный коэффициент датчика тока;
– номинальный ток тиристорного преобразователя;
– постоянная времени фильтра в обратной связи по току.
При изменении тока двигателя изменяется напряжение на выходе , тогда уравнение (2) в приращениях примет вид:
.
Это уравнение в операторной форме записи представляется как:
.
Тогда передаточная функция датчика тока с фильтром примет вид:
.
Для практических расчетов можно пренебречь постоянной времени фильтра ( , тогда передаточная функция датчика тока примет вид безинерционного звена:
.
2.2. Датчики скорости
Наиболее широко применяемым в системах управления технологическим оборудованием датчиком скорости является тахогенератор, на выходе которого включается дополнительный фильтр. Эти элементы САУ, описываются следующим дифференциальным уравнением:
, |
(3) |
где – коэффициент обратной связи по скорости;
– постоянная времени фильтра в обратной связи по скорости.
Тахогенератор является безинерционным звеном , а инерционность вносится за счет фильтра ( ). При изменении скорости тахогенератора на изменится и напряжение на выходе — . Тогда уравнение (3) в приращениях примет вид:
,
Переходя к операторной форме записи, получаем:
,
Преобразовывая это уравнение, получаем передаточную функцию обратной связи по скорости:
.