319

ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ И СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания к лабораторным работам

ЗО У ИО О

Д

3

УДК 681.521 БКК 38.816

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. С. И. Барайщук

Работа одобрена методической комиссией факультета ТТМ в качестве методических указаний по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Управление техническими системами» для специальностей 150200, 240900, 170900, 061100, 210200.

Элементы автоматики и системы автоматического управления: Методические указания к лабораторным работам/ Сост.: В. С. Щербаков, А-й А. Руппель, А-р А. Руппель, В. А. Глушец. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.– 44 с.

Приведены основные теоретические положения по элементам автоматики и системам автоматического управления, описывается методика проведения лабораторных работ. Предназначены для студентов, выполняющих лабораторные работы, а также могут быть полезны при курсовом и дипломном проектировании.

Ил. 17. Табл. 11. Библиогр.: 4 назв.

© Издательство СибАДИ, 2003

4

Содержание

Лабораторная работа № 1. Исследование магнитного усилителя - - - - 4 Лабораторная работа № 2. Изучение различных режимов работы сельсинной пары - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12

Лабораторная работа №3. Изучение и исследование характеристик электромагнитных реле - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18

Лабораторная работа № 4. Изучение и исследование автоматического электронного потенциометра- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 30

Лабораторная работа № 5. Исследование работы следящего привода - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 37

Библиографический список - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 42

eр = ωр· Q · dB / dt ,

где Q – сечение сердечника.

В свою очередь αн определяется начальным значением индукции B1, которое является функцией входного тока Iу. При некотором значении Iy = Iy max индукция B1 такова, что время намагничивания сердечника

7

становится равным половине периода, при этом αн = π; Uн.ср = 0. Этот режим называют режимом минимального выхода. Уменьшение тока Iy вызывает перемещение точки 1 на петле гистерезиса вверх; время, необходимое для перемагничивания сердечника до индукции +Bs , сокращается, что приводит к уменьшению угла αн и увеличению напряжения на нагрузке. Если Iy = 0, то перемещения рабочей точки вниз в отрицательные полупериоды не происходит, и к началу очередного положительного полупериода индукция становится равной +Bs. Угол насыщения в этом режиме ранен нулю, а напряжение на нагрузке максимально. Аналитическая зависимость между выходной Uн.ср. и входной Iy величинами достаточно сложна и для практических расчетов неудобна.

Поэтому на практике обычно пользуются характеристиками "входвыход", снятыми экспериментально (рис. 1.3, кривая 1). В своей средней части такие характеристики достаточно хорошо аппроксимируются прямыми линиями.

Рис.1.3. Характеристики “вход-выход” МУ: 1 – Iсм = 0; 2 – Iсм = Iy max

Такой вид характеристики, когда увеличение абсолютного значения входной величины приводит к уменьшению выходной, не всегда удобен. Поэтому на сердечнике обычно размещают еще одну обмотку – обмотку смещения ωн, ток которой при настройке устанавливается равным Iсм = Iy max и в дальнейшем не изменяется. Обмотка управления включена навстречу обмотке смещения (рис. 1.4),поэтому увеличение управления приводит к снижению общей управляющей намагничивающей силы, а значит, и к увеличению выходного напряжения.

На обмотку управления поступает усиливаемый входной сигнал в виде постоянного напряжения Uy. Рабочая обмотка включается последовательно с нагрузкой Rн. Питание усилителя производится переменным

8

синусоидальным напряжением через диод VD. Для нормальной работы усилителя токи в обмотках ωу и ωсм должны быть противоположны.

В отрицательные полупериоды питающего напряжения ток в рабочей обмотке отсутствует (UН = 0), поэтому магнитное состояние сердечника определяется лишь величиной входного тока.

Iy Uвх , Ry

где Ry – сопротивление цепи обмотки управления.

Пусть величина тока управления такова, что к концу отрицательного полупериода индукция в сердечнике равна В1 (точка 1 на петле гистерезиса (рис. 1.2, а)). В начале положительного полупериода к рабочей обмотке через диод прикладывается напряжение Un = Unm sin ωt, вследствие чего сердечник начинает перемагничиваться и индукция возрастает, стремясь к значению +Bs.

Если ωу = ωсм, то режим максимального выхода имеет место при Iу = Iсм, а характеристика "вход-выход" смещается вправо и приобретает вид кривой 2 (см.рис.1.3).

Uсм

+

Рис.1.4. Схема МУ с обмоткой смещения

На практике чаще используются двухполупериодные МУ. Дроссель такого усилителя (рис. 1.5) выполняется на двух сердечниках Qа и Qв, рабочие обмотки ωра, ωрв расположены каждая на своем сердечнике, обмотки смещения и управления являются общими и охватывают оба сердечника.

9

у

см

Рис.1.5. Конструкция дросселя двухполупериодного МУ

Напряжение на нагрузке такого МУ при прочих равных условиях вдвое больше, чем однополупериодного:

а коэффициент пульсации – вдвое меньше. Кроме дросселя, двухполупериодный МУ содержит 2 или более диодов. В зависимости от способа соединения рабочих обмоток МУ может иметь выход постоянного или переменного тока.

2. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд содержит двухполупериодный магнитный усилитель, блок питания с силовым трансформатором и выпрямителем и измерительными приборами для измерения токов нагрузки, управления, смещения и входного напряжения.

Схема для испытания МУ приведена на рис. 1.6.

В качестве нагрузки при испытании МУ применяется осветительная лампа 24 В, З0 Вт или двигатель постоянного тока. Резисторы переменного сопротивления R1, R2 включенные потенциометрами, служат для регулирования токов смещения и управления.

10

Рис.1.6. Схема испытания МУ

3.Вопросы для допуска к работе

1.На чем основана работа магнитного усилителя?

2.Перечислите преимущества и недостатки магнитного усилителя.

3.Какие материалы применяются для сердечника дросселя магнитного усилителя?

4.3адание

1. Изучить конструкцию, схему включения и рабочий процесс двухполупериодного МУ. Снять и построить характеристики управления МУ:

Iн = f2(Iy), при Icm = const.

2.Рассчитать и построить зависимость выходной мощности МУ от входной мощности.

3.Определить коэффициенты усиления по току и мощности .

4.Определить примерный диапазон регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока, используемого в качестве нагрузки МУ.