19. Построение переходной функции сар частоты вращения, состоящей из двс не обладающего самовыравнивания и регулятора прямого действия.

Уравнение объекта по каналу нагрузочного возмущения выведено ранее

,

по каналу регуляторного воздействия

.

Уравнение регулятора

.

Составим уравнение свободного движения САР, учитывая, что

и ,

которое после преобразования примет вид

,

где ; ; ; .

Анализ устойчивости с помощью критериев Гурвица

1. Все коэффициенты будут больше нуля, если а₁  0, а₂  0, а₃  0.

Эти условия всегда выполняются при  0.

2. Определители:  0. Это условие проверяется выше.

 0,

или .

Это условие после преобразований может быть записано в таком виде

.

Сравнивая полученное условие с условием , полученным для объекта без самовыравнивания, можно отметить положительное влияние самовыравнивания.

Действительно, при равных значениях значение допускаемой неравномерности измерителя во втором случае меньше, а значит, может быть достигнута более высокая точность регулирования без нарушения условия устойчивости. Уравнение вынужденного движения здесь также будет иметь иной вид по сравнению с объектом без самовыравнивания. Передаточная функция по каналу нагрузочного возмущения

.

20. Проектирование систем регулирования частоты вращения.

1.Выбрать схему регулятора, 2. РАСЧитываем ОСНОВНЫе РАЗМЕРы СЕРВОДВИГАТЕЛЯ И ИЗМЕРИТЕЛЯ, 3.рАСЧИТАВАЕМ ГЛАВНУЮ ПРУЖИНУ, 4.Расчитываем масляную систему регулятора, 5.Расчитываем обратные связи, 6.Проверяем устойчивость и расчет переходного процесса

21. Особенности систем регулирования в дизелях с турбонаддувом.

Широкое внедрение турбонаддува в современном дизелестроении вызывает ряд проблем, связанных с проектированием систем регулирования.

Замечено, что с внедрением свободного турбонаддува динамические показатели систем регулирования скорости существенно ухудшаются. Так, отечественный дизель типа 6Ч 25/34 без турбонаддува, приводя во вращение электрогенератор мощностью 200 кВт, при установленном на двигателе регуляторе прямого действия обеспечивал переходный режим для случая наброса полной нагрузки со следующими показателями: заброс (динамическая ошибка) , время переходного процесса = 1,04 с. После установки турбонагнетателя на том же двигателе, развивающем теперь мощность 300 кВт, при том же регуляторе был получен переходной процесс со значительно худшими показателями: = 4,7 % и = 6,6 с (в обоих случаях статическая неравномерность системы регулирования составляла 2%). Таким образом, с внедрением турбонаддува на данном двигателе динамическая ошибка увеличилась в 1,8 раза, а время переходного процесса возросло более чем в 6 раз.

Ухудшение динамики системы вызвано менее благоприятными свойствами динамики объекта. Дизель, снабженный турбонаддувом, в установившихся режимах работает при вполне определенных коэффициентах избытка воздуха α и развивает мощность, соответствующую давлению наддува .

Частота вращения турбонагнетателей, не связанных жестким приводом с коленчатым валом дизеля, и давление наддува зависят от развиваемой дизелем мощности. При резком изменении нагрузки турбонагнетатель вследствие своей инерционности не сразу входит в новый скоростной режим, а следовательно, давление наддува не сразу принимает значение, соответствующее новому нагрузочному режиму. В итоге сгорание некоторое время происходит при малых α и затягивается процесс, приводящий к выравниванию крутящего момента и момента сопротивления при заданном числе оборотов.

Сокращения времени разгона турбонагнетателя можно достичь:

- повышением к.п.д. турбонагнетателя,

- уменьшением массы его ротора,

- воздействием на регулируемый направляющий аппарат турбонагнетателя.

Интересно отметить влияние последнего способа.

По данным исследований ЦНИДИ на двигателе Д-6 с регулируемым турбокомпрессором, кратковременное прикрытие соплового направляющего аппарата до 50% сечения сокращает время разгона турбокомпрессора на 25-30%. Влияние двух первых факторов на свойства разгона турбонагнетателей различных конструкций можно сопоставить, пользуясь критерием:

,

где I_т - момент инерции ротора, - угловая скорость ротора, соответствующая определенному Р_к или адиабатному напору Н_ад, G_в - расход воздуха в точке оптимального к.п.д. при , r - плотность воздуха. Критерий В имеет размерность - секунда.

Знаменатель в выражении для критерия В представляет собой адиабатную мощность, а численность - кинетическую энергию вращения ротора.

Критерий В имеет размерность времени и характеризует свойство разгона турбонагнетателя.

Очевидно, для уменьшения В необходимо создавать турбокомпрессоры с легкими роторами (т.е. с малыми ) и, по возможности, с малыми угловыми скоростями вращения, обеспечивающими нужное давление наддува при полной нагрузке.

Для геометрически подобных колес с одинаковой окружной скоростью выражение для В (поскольку угловая скорость ротора пропорциональна Д²) принимает вид: , где Д - диаметр колеса.

В этом случае чем меньше масса ротора и чем больше диаметр колеса, тем меньше время разгона.

Нужно помнить, что не во всех случаях время разгона турбонагнетателя имеет определяющее значение для времени переходного процесса в системе. Многое зависит от приемистости цилиндров двигателей, на которую в переходных режимах влияет тепловая инерционность стенок камеры сгорания.

Применение более быстро действующих регуляторов скорости для двигателей с наддувом, так же, как для двигателей без наддува, значительно улучшает параметры переходного процесса. Для двигателей с наддувом при этом сокращается время первой фазы снижения числа оборотов, и разгон турбонагнетателя начинается раньше.

На рис. 40 сопоставлены переходные процессы, записанные в ЦНИДИ на двигателе Д-6 с наддувом Р_к = 0,15 МПа (упор рейки был установлен на 110% N_е), при набросе нагрузки от холостого хода до 100% для системы регулирования с одноимпульсным (1) и двухимпульсным (2) регуляторами непрямого действия.

Рис. 40. Сопоставление переходных процессов в дизель-генераторе с турбонаддувом

при одноимпульсной (1) и двухимпульсной (2) системах регулирования

В последнем случае заброс оказался меньше в два с лишним раза, а время переходного процесса сократилось почти в три раза.