11. Датчик эдс на основе вычислительной процедуры. Характеристика управления.

Принцип действия вычислителя ЭДС основан на вычислении ЭДС якоря по 2-ому уравнению Кирхгофа для якорной цепи.

(1)

Для получения по данному выражению необходимо измерить напряжение якоря и ток якоря, получить произведение (путём усиления), вычислить производную (путём дифференцирования тока якоря), вычислить произведение и осуществить алгебраическое суммирование 3-х слагаемых. Схема реального устройства:

Для измерения напряжения якоря двигателя используется делитель напряжения выполненный на активн. сопр. R1, R2.

Напряжение Uдн поступает на RC фильтр с постоянной времени T=R3*C1, которая должна быть равна электромагнитной постоянной. Операционный усилитель DA1 включён по схеме повторителя напряжения (буферный усилитель). Данное устройство имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление, обеспечивая тем самым независимость выходного сигнала от входного. Коэф передачи повторителя напряжения равен +1.

Для измерения тока в схеме используется сглаживающий дроссель выполненный с двумя обмотками: силовой L2.1 и компенсационной (измерительной) L2.2.

Так как в операционном усилителе с отрицательной обратной связью потенциал инвертирующего входа равен потенциалу неинвертирующего входа, то для усилителя DA2 потенциал (виртуальный ноль). Раз это так, то . Тогда

(1)

Если выполнить обмотки сглаживающего дросселя таким образом, чтобы выполнялось условие (2), то (1):

; ; (3);

Так как i2 значительно меньше чем i1 из (3) , тогда

; .

Таким образом компенсационная обмотка сглаживающего дросселя является измерителем тока при условии выполнения условия (2).

Датчик ЭДС.

Операционный усилитель DA2 осуществляет операцию алгебраического суммирования двух токов.

Для установившегося режима работы , тогда

.

Для того чтобы выходное напряжение датчика ЭДС было пропорционально ЭДС якоря необходимо, что бы

Обозначим как Kдэ

Сопротивление делителя напряжения необходимо выбрать таким образом чтобы при номинальном напряжении на якоре холостого хода Uдн не превышало 10 В.Настройка датчика ЭДС осуществлялась следующим образом: необходимо чтобы при скорости якоря = 0 и токе якоря отличным от нуля выходное напряжение Uдэ=0. Для этого необходимо отключить цепь обмотки возбуждения, подать напряжение на якорь (незначительно) и затормозить якорь.

12. Датчики скор. Задающие элементы. Задатчик интенс.

Наиболее распространенным датчиком скорости в автоматизированном электроприводе является тахогенератор постоянного тока, который представляет собой маломощную электрическую ма­шину, как правило, мощностью 1,1- 200 Вт, магнитный поток которой создается посредством либо независимых обмоток возбуждения, либо постоянных магнитов.

Передаточная функция тахогенераторов, как правило, соответствует передаточной функции инерционного звена первого порядка:

Постоянная времени тахогенератора невелика Tтг = 10-3 с.

Поэтому на практике этой величиной часто пре­небрегают и представляют тахогенератор безынерционным звеном с передаточной функцией

В этом случае среднее и действующее значение выходного напряжения тахогенератора пропорционально частоте вращения

Нелинейность характеристики тахогенератора со­ставляет 0,2… 1%, а крутизна скоростной характеристики -0,02„.0.03 В/об/мин, что вполне достаточно для большинства электроприводов. При неизменном магнитном потоке Ф , что обеспечи­вается постоянными магнитами или постоянным по величине током возбуждения, скоростная характеристика тахогенераторов примет вид Uтг = Kтг n .

В ЭП в кач-ве ДС могут использоваться тахогенераторы и импульсные датчики скорости. Тахогенераторы применяются в аналоговых САУ, импульсные – в цифровых.

Тахогенераторы постоянного и переменного тока представляют собой электромагнитные или магнитоэлектрические машины. К ТГ ~ тока относятся синхронные и асинхронные ТГ. Основной хар-кой ТГ является хар-ка управления, представляющая собой зависимость напряжения ТГ от скорости. Для ТГ пост тока выходной координатой является величина напряжения. Для ТГ ~ тока – амплитуда, действующее значение, частота выходного сигнала.Величиной, характ-ей качество ТГ является крутизна характеристики, представляющая собой отношение выходной величины к скорости.В наст. время в подавляющим большинстве случаев ТГ встраиваются в корпус машины.ТГ используются в САУ с высокими требованиями к точностным и динамическим характеристикам, и обеспечивают диапазон регулирования скорости до 10 000.

При невысоких требованиях к данным характеристикам с диапазоном регулирования <50 используется обратная связь по эдс двигателя, которая ~ скорости.В импульсных ДС в качестве первичного измерительного преобразователя используются импульсные преобразователи перемещения, у которых кол-во импульсов ~ углу поворота вала. В зависимости от измеряемой скорости, диапазона регулирования и требуемой динамичекой точности используют два варианта цифрового измерения скорости. Оба основаны на цифровой реализации выражения:

где Δφ – угол поворота вала за время Δt, ΔN – число импульсов за время Δt; z – число импульсов за оборот вала.

При 1-м варианте осуществляется подсчёт импульсов преобразователя ΔN за фиксированный интервал времени, т.е.

Этот вариант применяется при высокой скорости вращения.

При втором варианте осуществляется измерение временного интервала Δt, за который от преобразователя поступает фиксированное число импульсов, т.е.

К задающим элементам относятся устройства ввода задания (задатчики скорости, силы тока и т.д.) и задатчики интенсивности. По виду сигналов задающие элементы делятся на аналоговые и цифровые.

Простейшими задающими элементами являются потенциометрические. Для электропривода с малым диапазоном скорости используется один потенциометр (рис. 2.25), с большим — два. Для повышения точности задания скорости задающие элементы питаются стабилизированным напряжением ±U_пит =±10 В.

Вместо потенциометров со скользящим контактом в электроприводе большой мощности используются бесконтактные задатчики скорости. Основой их являются бесконтактные сельсины и вращающиеся трансформаторы, выходное напряжение которых пропорционально углу поворота вала на требуемый угол.

В качестве цифровых задатчиков используются многопозиционные переключатели. Они представляют собой десятипози-ционные (или более) переключатели сегментного типа с барабанным толкателем. На цилиндрической поверхности барабана нанесены номера сегментных ламелей, с которыми поочередно замыкается общий круговой вывод переключателя при переводе барабана из одного механически фиксируемого положения в другое. Многопозиционные плоские переключатели позволяют при наборе обычного десятичного числа получать на выходе то же число, но в двоичном либо двоично-десятичном коде.

В качестве бесконтактного цифрового задатчика используется фотоэлектрический преобразователь перемещения, число им­пульсов на выходе .которого пропорционально углу поворота вала на требуемый угол.

З адатчики интенсивности служат для получения линейного (в большинстве случаев) закона изменения во времени задающего сигнала, в частности сигнала задания скорости. Функциональная схема аналогового задатчика интенсивности представлена на рис. 2.27 и состоит и компаратора А1 и интегратора А2, охвачен­ных обратной связью. При ступенчатом изменении входного сиг­нала u₁ компаратор А1 входит в состояние насыщения с напряже­нием u₂, а интегратор А2 начинает интегрировать напряжение u₂. Интегрирование продолжается до момента равенства напряжений u₁ и u₃. С этого момента входное напряжение u₃ интегратора А2 устанавливается на уровне u₁. Скорость изменения во времени напряжения u₃ на выходе задатчика интенсивности.

З адатчик интенсивности предназначен для формирования линейно изменяющегося во времени сигнала задания на скорость с определенным темпом, т.е. служит для формирования переходных процессов по задающему воздействию. На динамические свойства по возмущению он никакого влияния не оказывает. Структурная схема задатчика представлена на рис.23. Темп изме­нения выходного сигнала задатчика определяется уровнем ограничения Q нелинейного элемента (НЭ) и постоянной времени Ти интегратора (И).