Тип аппаратуры

К_{назначения}

Лабораторная

Наземная

Корабельная

Автомобильная

Поездная

…

Самолетная

Ракетная

1

10

20

30

40

…

150

900 и более

Билет 21

1. Транзисторный синхронный детектор. Назначение. Принцип работы.

Синхронное детектирование основано на операции умножения сигналов.

Пусть на входы умножителя подаются два гармонических сигнала: так называемый опорный сигнал с постоянными частотой и амплитудой r(t) = R sin(_Rt) и сигнал s(t) = S sin(t+). Тогда выходной сигнал умножителя будет иметь вид:

x(t) = r(t) s(t) = R S ( cos((-_R)t+) - cos((+_R)t+) ) /2

В результате умножения появляются гармонические составляющие на суммарной (+_R) и разностной (-_R) частотах .синхронный детектор обладает свойствами

- чувствителен к фазе и амплитуде измеряемого сигнала,

- обладает высокой частотной избирательностью.

Основным преимуществом транзисторного детектора, по сравнению с диодным, является возможность одновременного детектирования и усиления сигнала, что облегчает работу последующих каскадов. В транзисторных детекторах детектирование может выполняться за счет нелинейной вольтамперной характеристики базового, коллекторного и эмиттерного токов; причем далеко не всегда возможно создание чисто базового, коллекторного или эмиттерного детектирования и на практике используют смешанные режимы, например, коллекторно-базовый или эмиттерно-базовый режим детектирования.

Входное сопротивление R_вх и входную емкость С_вх транзисторного детектора при малых и средних амплитудах входного сигнала в первом приближении находят так же, как аналогичные параметры для усилительных схем в режиме короткого замыкания на выходе. При наличии отсечки базового тока (в режиме «сильных» сигналов) входное сопротивление транзисторного детектора оказывается выше, чем у диодного.

Благодаря указанным преимуществам, в интегральных микросхемах, как правило, используются транзисторные детекторы. Примером является микросхема, состоящая из усилителя промежуточной частоты с автоматической регулировкой усиления и амплитудного транзисторного детектора.

2. Выбор сельсинов и угла переключения каналов в системе с двухканальным измерителем рассогласования

Наиболее широко используются индукционные датчики из-за их высокой надёжности, высокой чувствительности, большого коэффициента передачи, простоты обслуживания. К индукционным датчикам относятся следующие:

1. поворотные трансформаторы;

2. сельсины;

3. вращающиеся трансформаторы;

редукторы, индуктосины и др. Сельсины - наиболее простые и дешевые из перечисленных. Это электрическая машина переменного тока, имеющая трёхфазную статорную и однофазную роторную обмотки. В измерителях рассогласования используется трансформаторная схема включения сельсинов.

Сельсинам присуща шумовая составляющая погрешности сельсинов, носящая случайный характер и обусловленная наличием скользящих контактов для соединения с роторной обмоткой. Основную составляющую погрешности сельсинов даёт инструментальная погрешность, связанная с неидеальностью изготовления сельсинов.

сельсины подразделяются на 3 класса точности:

1. класс точности ∆Θ_инстр до 0,25⁰

2. класс точности ∆Θ_инстр до 0,5⁰

3. класс точности ∆Θ_инстр до 0,75⁰

Сельсинам присуща также ошибка вращения сельсинов, которая при малых скоростях вращения приближённо оценивается как:

Схемы переключения каналов. Используются схемы переключения каналов с электромагнитных реле неоновыми лампами. Наиболее широко используется диодная схема переключения каналов из-за простоты и надежности.

Рекомендация по выбору угла φ переключения каналов: 2∆_д≤|φ’|≤(90⁰/k_т)- 2∆_д 2∆_д – погрешность одного сельсина в канале. Точный канал должен работать там, где малые напряжения груб. Канала ( это в районе 0 ^о, 180 ^о и так далее),

билет 22

1.Настройка контура тока системы с двигателем постоянного тока на «технический оптимум».

Внутренним контуром в системе подчиненного регулирования скорости тиристорного электропривода является контур тока. Рассмотрим структурную схему контура регулирования тока (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 - Структурная схема для синтеза контура регулирования тока

В контуре тока электромагнитная постоянная времени Т_я является компенсируемой, а постоянная времени Т_тп тиристорного преобразователя является некомпенсируемой постоянной времени.

Произведем настройку контура тока на технический оптимум. Желаемая передаточная функция разомкнутого контура тока будет иметь вид: W_ркт (р) = 1/[а_т·T_тп·p· (1 + T_тп·p)], (5.3)

а_т - коэффициент, который определяет демпфирование переходных процессов в контуре тока, при настройке на технический оптимум принимаем а_т = 2.

W_ркт (р) = 1/[2·0,013·p· (1 + 0,013·p)].

Передаточная функция регулятора тока согласно структурной схеме (рисунок 5.3) определится из условия:

W_рт (р) · [к_тп/ (T_тп·p + 1)] · [к_т/ (R_я· (T_я·p + 1))] = 1/[а_т·T_тп·p· (T_тп·p + 1)].

Преобразовав данное выражение, получим передаточную функцию регулятора тока:

W_рт (р) = [T_я·p + 1] /T_и·p = к_рт + [1/T_и·p], (5.4)

T_и - постоянная времени интегрирования интегральной части регулятора тока, с: T_и = а_т·T_тп· (к_тп·к_т / R_я) = 2·0,013· (50,0719·0, 191/0,516) = 0,482 с;

к_рт - коэффициент усиления пропорциональной части регулятора тока:

к_рт = T_я / T_и = 0,025/0,482 = 0,052.

Так как регулятор тока является ПИ - регулятором (см.5.4), то коэффициент обратной связи по току можно определить из соотношения:

к_т = U_{рс max} / I_доп, (5.5) где U_{рс. max} - максимальное значение выходного напряжения регулятора скорости (в расчетах можно принять U_{р. с. max} = 10 В);

I_доп - значение тока якоря двигателя, допустимое по условиям коммутации, А:

I_доп = λ·I_н = 2·26,2 = 52,4 А.

к_т = U_{рс max} / I_доп = 10/52,4 = 0, 191.

W_рт (р) = 0,052 + [1/0,482·p].

2.Потенциометрические схемы измерения рассогласования. Их достоинства и недостатки.

Для уменьшение влияния инструментальной погрешности сельсинов на точность работы СС.

Наиболее часто применяемый метод – это использование 2-х канальной схемы измерения рассогласования (ИР).

2-х канальный ИР

К_Т – коэффициент передачи механического редуктора между роторами сельсинов

К_Т >> 1 (повышающий редуктор)

U_ГК и U_ТК может использоваться в качестве напряжения рассогласования СС.

Переходной процесс в ИР на сельсинах заканчивается примерно за полпериода питающего напряжения, если эта величина соизмерима с допустимой длительностью переходного процесса системы, то необходимо брать сельсины, работающие на более высокой частоте питания.

К достоинствам относится:

0)Стабильность характеристик

г) наличие шумов

д) высокий порог чувствительности

Билет 23

1. Настройка контура скорости системы с двигателем постоянного тока на «технический оптимум»; на «симметричный оптимум».

Контур регулирования скорости является внешним контуром по отношению к контуру тока. Рассмотрим структурную схему контура скорости электропривода (рисунок 5.4) при тех же допущениях, что и были приняты при синтезе контура тока.

W_рт (р) = [1/к_т] / [а_т·T_тп²·p² + а_т·T_тп·p + 1]. Апроксиммируем получим W_рт (р) = [1/к_т] / [а_т·T_тп²·p² + а_т·T_тп·p + 1] ≈ [1/к_т] / [а_т·T_тп·p + 1]. T_с = а_т·T_тп, (5.6)

а компенсируемой постоянной времени в данном случае является электромеханическая постоянная времени электродвигателя Т_м. Контур регулирования скорости будем настраивать на симметричный оптимум, при этом желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости будет иметь вид:W_ркс (р) = [а_с²·T_с·p + 1] / [а_с³·T_с²·p²· (T_с·p + 1)], (5.7) где а_с - коэффициент, определяющий демпфирование переходных процессов в контуре скорости, при выборе а_с = 2 желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости соответствует требованиям симметричного оптимума; Т_с - постоянная времени разомкнутого контура скорости, с:

T_с = а_т·T_тп = 2·0,013 = 0,026 с.

W_ркс (р) = [2²·0,026·p + 1] / [2³·0,026²·p²· (0,026·p + 1)]

Из равенства передаточных функций разомкнутого контура скорости:

W_рск (р) = W_рс (р) · [1/к_т] / [T_с·p + 1] · [R_я] / [к_е·T_м·p] · к_ω, где к_ω - передаточный коэффициент контура обратной связи по скорости. Расчетное значение коэффициента обратной связи по скорости можно определить из выражения: к_ω = U_{з. max} / ω_н, (5.8) где U_{з. max} - максимальное значение напряжения задания, в расчетах можно принять равным 10 В.

к_ω = U_{з. max} / ω_н = 10/79 = 0,126 В·с.

Определим передаточную функцию регулятора скорости:

W_рс (р) = [ (а_с²·T_с·p + 1) / (а_с²·T_с·p)] · [ (T_м·к_е·к_т) / (а_с·T_с·к_ω·R_я)] = к_рс + [1/T_ис·p], (5.9)

где к_рс - коэффициент передачи пропорциональной части регулятора скорости:

к_рс = [ (T_м·к_е·к_т) / (а_с·T_с·к_ω·R_я)] = [ (0,003·2,61·0, 191) / (2·0,026·0,126·0,516)] = 0,442;

T_ис - постоянная времени интегрирования регулятора скорости, с:

T_ис = [ (а_с³·T_с²·к_ω·R_я) / (T_м·к_е·к_т)] = [ (2³·0,026²·0,126·0,516) / (0,003·2,61·0, 191)] = 0,235 с. W_рс (р) = 0,442 + [1/0,235·p],

В обратной связи контура тока применяется нелинейное звено, состоящее из датчика тока (чаще всего для этой цели применяется шунт), усилителя датчика тока и двух встречно направленных стабилитронов. Для дальнейшего расчета необходимо выбрать шунт, исходя из максимального значения тока, протекающего по якорной цепи, и стабилитроны, исходя из напряжения стабилизации. При выборе стабилитрона необходимо учитывать, что при протекании максимально допустимого тока по якорной цепи напряжение на выходе стабилитрона должно быть равно 10 В.