Контрольные вопросы

1. Назначение сельсинных командоаппаратов, сельсинных измерительных устройств.

2. Конструкция сельсинов.

3. Как уменьшить нелинейность зависимости обмотки сельсина.

4. Схема синхронной передачи измерительного устройства.

5. Трансформаторная схема измерительного устройства.

6. Режимы работы сельсинов.

7. Входная и выходная координата сельсина.

Лабораторная работа №2

Узел суммирования сигналов

задания и обратных связей

Цель работы: Изучение типовых элементов автоматизированного электропривода.

Узел суммирования сигналов задания

и обратных связей.

Во всех главных электроприводах, выполненных по системе Г-Д с тиристорным возбудителем, применяется типовой узел потенциального суммирования сигналов задания и обратных связей, (рис. 5). Сигнал задания u_з поступает с входа согласующего усилителя А1 и суммируется с сигналом ОС по скорости u_о,с и суммарным сигналом гибкой ОС по току u_г,о,т и отсечки по току якоря u_т,о .

Тахогенератор BR вращается со скоростью вала двигателя М и при постоянстве своего магнитного потока вырабатывает ЭДС, пропорциональную скорости ω, которая используется в качестве источника сигнала ОС E_о,с= cω, где c – постоянная тахогенератора.

Источником сигнала ОС по току является падение напряжения на участке якорной цепи, включающем дополнительные полюсы L2G и компенсационную обмотку L3G, его зависимость от тока якоря имеет вид:

Из этого следует, что сигнал u содержит составляющую i_яR_Δ, пропорциональную току якоря, которая обусловлена падением напряжения на суммарном активном сопротивлении R_Δ обмоток L2G и L3G, и составляющую, пропорциональную производной тока якоря T_Δd(i_яR_Δ)/dt, где Т_Δ = L_Δ/R_Δ – электромагнитная по­стоянная времени, обусловленную наличием индуктивности этих обмоток L_Δ. Поскольку для организации отсечки по току тре­буется только первая составляющая сигнала, а для организации гибкой ОС – только его вторая часть, то в чистом виде полу­ченное напряжение u использовать нельзя.

Рис. 5 Узел суммирования сигналов задания и ОС.

Напряжение u подается на фильтрующую цепь R₃C₁, которая при отсутствии нагрузки и пренебрежении токами утечки конденсатора C1 обладает свойствами апериодического звена с передаточной функцией:

Переходя в к оригиналу (p = d/dt) и подставляя в него u, после преобразований получим:

из которого следует, что при соблюдении равенства R₃C₁ = T_Δ на выходе фильтрующей цепи будет напряжение, пропорциональное току якоря u _Δ = i_яR_Δ.

В действительности, поскольку сопротивление нагрузки цепи R₃ C₁, хотя и велико, но не бесконечно, u _Δ будет несколько меньше произведения i_яR_Δ и постоянная времени апериодического звена окажется меньше расчетной R₃C₁. Эти отклонения реальных значений величин от расчетных компенсируют­ся в процессе наладки электропривода.

Полученное напряжение u_Δ подается на вход узла потенциометрической отсечки, состоящего из регулируемых сопротивлений R5, R6, диодов VD7, VD8, резистора R7 и источника постоянного напряжения. Как следует из схемы рис. 1, полярность источника напряжения такова, что он создает на диодах VD7, VD8 запирающие их напряжения, называемые опорными U_on. Уровень U_on настраивается с помощью сопротивлений R5, R6 таким образом, чтобы соблю­далось равенство U_on = R_ΔI_отс, где I_отс – заданный ток отсечки электромехани­ческой характеристики привода. Возможна разная настройка уровней U_on, для диодов VD7 и VD8, что позволяет получить неодинаковые токи отсечки при разной полярности тока якоря.

В тех случаях, когда ток якоря превышает ток отсечки │i_я│>I_отс, напряжение │u_Δ│ становится больше │U_оп│, один из диодов VD7 или VD8, в зависимо­сти от полярности u_Δ, отпирается и под воздействием разности напряжении │u_Δ│–│U_оп│начинает пропускать ток с тем или иным знаком через входную цепь (выводы 5 и 6) встроенного в ТП блока потенциальной развязки UR. Напряжение на входе UR равно:

, (1)

где R_вхUR – входное сопротивление блока UR; R'₅₍₆₎ – часть регулируемого со­противления R₅ или R₆, по которой протекает входной ток UR; 1(Δ)- - единич­ная функция, равная 1, если │U_Δ│>│U_оп│, и равная 0, если │U_Δ│<│Uоп│.

Сигнал U_вхUR(1) используется в качестве ОС по току с отсечкой (U_то).

Гибкая ОС по току требует дифференцирования напряжения u_Δ, для чего оно прикладывается к цепи, состоящей из последовательно включенных конден­сатора С2 и сопротивлений R4, R_вхUR. Ток через нее может протекать только при изменении питающего напряжения

(du_Δ/dt > 0 и, следовательно, di_я/dt > 0), пока идет заряд конденсатора С2. При запертом узле потенциометрической отсечки (│i_я│<│I_отс│) и пренебрежимо малых токах утечки через этот узел и конденсатор С2 связь между напряжением на входе блока UR и напряжением u_вхUR(2) отображается передаточной функцией:

(2)

Выражение (2) соответствует передаточной функции реального дифферен­цирующего звена. Перейдя к оригиналу (p=d/dt), после преобразований полу­чим дифференциальное уравнение:

(3)

из которого следует, что на вход блока потенциальной развязки поступает сиг­нал, содержащий производную du/dt, который используется в качестве гибкой ОС по току (u_г,о,т).

При одновременном действии двух ОС по току на входе UR напряжение приближенно равно сумме:

.

Блок UR имеет линейную характеристику вход-выход на ее рабочей части и практически без искажений передает на выход (выводы 1 и 3) поданное на вход напряжение обратных связей по току.

Рис. 6 Схема замещения узла суммирования.

Сигналы задания и ОС мож­но представить в виде источни­ков напряжений, вырабатываю­щих пропорциональные этим сиг­налам ЭДС и имеющих внутрен­ние сопротивления. Принципи­альная схема рассматриваемого узла может быть представлена тогда изображенной на рис. 6 схемой замещения. В схеме приняты следующие обозначения: е_з , е_о,т , е_о,с – соответственно ЭДС задания, ОС по току, ОС по скорости; R_UR – выходное со­противление блока UR; R_Σ = R_BR + RA₁ + R₂, где R_BR и R_A1 – соот­ветственно сопротивление якорной цепи тахогенератора BR и выходное сопротивление усилителя A1; R_вхUL – входное сопротив­ление системы управления тиристорным возбудителем UL; НЭ – нелинейный элемент. Нелинейный элемент имеет характеристи­ку вход-выход, соответствующую идеализированному диодному ограничителю VD1—VD6 (см. рис. 5), который пробивается при превышении суммарным напряжением задания и ОС по скорости расчетного максимального значения и стабилизирует это напряжение, пропуская часть тока управления преобразо­вателем UL через себя.

Под результирующим воздействием указанных ЭДС на вход ТП (выводы 2 и 4) подается напряжение управления, равное падению напряжения на сопротивлении R_вхUL, которое находится с помощью схемы замещения, например, методом суперпозиции. При отсутствии тока через НЭ оно равно:

(4)

где

Выражение (4) свидетельствует, что на вход тиристорного возбудителя поступает напряжение Δu, пропорциональное сум­марной погрешности регулирования скорости ω и тока якоря i_я.