1088

СибАДИ

Руппель, Алексей Александрович.

Р86

Элементы

автоматики

и системы

автоматического управления

[Электронный

ресурс] : методические указания к лабораторным

работам /

А.А. Руппель. – (Сер я внутривузовских методических указаний СибАДИ). –

Электрон. дан. – Омск : С бАДИ, 2018. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/

irbis64r

plus/cgiirbis

64

ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных

пользователей.

Пр ведены

основные

теоретические

положения

по

элементам

автомат ки

с стемам автоматического управления. Описывается методика

проведен я лабораторных ра от.

Имеют

нтеракт вное оглавление в виде закладок.

Предназначены

для

акалавров и

магистров,

изучающих по

направлен ям подготовки « втоматизация технологических процессов и

производств»,

«Управление

техническими

системами», «Эксплуатация

снятие

статических

характеристик

магнитного

СибАДИ

усилителя с внутренней обратной связью.

Пр нц п работы

рабочий процесс в магнитном усилителе

с внутренней обратной связью

распространен ю

МУ спосо ствуют такие их

качества, как

надежность в

эксплуатации

длительный

срок службы;

Iy

Un

VD

iн

+

.

у

у

р

Rн

.

р

__

МУ

Изменение индукции вызывает появление на зажимах рабочей

обмотки ЭДС самоиндукции:

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

сердечн ка станов тся равным половине периода, при этом αн = π;

Uн.ср = 0. Этот реж м называют режимом минимального выхода.

Уменьшен е тока Iy вызывает перемещение точки 1 на петле

гистерез са вверх; время, необходимое для перемагничивания

С

ндукции

+Bs

, сокращается, что приводит к

сердечн ка

до

уменьшен ю угла αн

увеличению напряжения на нагрузке. Если Iy =

0, то перемещен я ра очей точки вниз в отрицательные полупериоды

не про сход т,

к началу очередного положительного полупериода

я станов тся равной +Bs. Угол насыщения в этом режиме

индукц

ранен нулю, а напряжение на нагрузке максимально. Аналитическая

зависимость между выходной Uн.ср. и входной Iy величинами

достаточно сложна и для практических расчетов неудобна.

Поэтомубна практике о ычно пользуются характеристиками "вход-

выход", снятыми экспериментально (рис. 1.3, кривая 1). В своей

средней части такие характеристики достаточно хорошо

аппроксимируются прямыми линиями.

А

Iн

1

2

Iн

Д

Iу

Iсм

Iу

И

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 с нусо дальным напряжением через диод VD. Для

С

нормальной работы ус лителя токи в обмотках ωу и ωсм должны быть

противоположны.

В отр цательные полупериоды питающего напряжения ток в

рабочей

отсутствует (UН = 0), поэтому магнитное состояние

сердечн

ка определяется

величиной входного тока.

лишь

I y Uвх ,

Ry

где Ry – сопротивление цепи о мотки управления.

обмотке

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

А

напряжение Un = Unm sin ωt, вследствие чего сердечник начинает

перемагничиваться и индукция возрастает, стремясь к значению +Bs.

Iу

Iсм

Un

+

Д

.

.

.

VD

Uу

iн

см

Uн

Rн

у

р

Uсм

И

+

Рис.1.4. Схема МУ с обмоткой смещения

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).

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

управления являются

Qа

ра

ра

у

см

Qв

рв

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.

хема 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

потенц

, служат для регулирования токов смещения и

С

управлен я.

24 В

ометрами

S1

A

S1

VD2

бVD1

A .

X

V

Y

.

B

Rн

M

VD3

АVD4

H1 .

см K1 mA

R1

+

mA

R2

= 12 В

K2

.

H2

Д

у

Рис.1.6. Схема испытания МУ

И

Вопросы для допуска к работе

управления МУ:

С

Iн = f2(Iy), при Icm = const.

2. Рассчитать и построить зависимость выходной мощности МУ от

и включ ть стенд.

резисторов R1 и R2 установить нулевые

значен я токов управления

смещения.

2. Не меняя положен я ручки R1, снять зависимость Iн = f1(Iу).

Ручками

= 5 mA. Изменяя Iу от 0 до

3. Установ ть вел ч ну тока смещения Icм

б

f2(Iy). Продолжить

максимального значен я, снять зависимость Iн =

5

А

снятие

характеристик при Iсм

= 10, 15,

20, 25

mA.

Результаты

измерений и вычислений заносятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Iсм ,

Iy ,

Py ,

Iн ,

Uн ,

Pн ,

мА

мА

Вт

В

Вт

Д

0

0

10

15

20

25

5

0

И

5

10

15

20

25

10

0

5

10

15

20

25

и т. д.

Примечание.

Мощности управления и нагрузки рассчитываются

по формулам:

Py = Iy2 Ry ,

Pн = Uн ·Iн ,

где Rу – сопротивление цепи управления, Ry = 500 Ом.

4.

Включить в качестве нагрузки двигатель постоянного тока и

СибАДИ

повторить измерения. Результаты занести в таблицу. Определить

ориент ровочно

д апазон

устойчивого регулирования скорости

вращен я:

U

max

U я min

min

5.

По данным та л. 1.1 построить характеристики управления

Iн =

fn(Iy) и зав с мости Рн = fn(Ру).

характеристиками,

определить

6.

Пользуясь

построенными

коэфф ц енты ус лен я по току к мощности:

K

i

Iн

,

K

p

Pн .

I

у

P

вх

Содержание отчета

1.

Наименование ра оты и ее цель.

2.

Задание.

3.

Электрическая схема испытания МУ.

4.

Табл.1.1 с результатами измерений и вычислений.

5.

Характеристики управления

график зависимости IH = f( Iy ) и

Рн =

f(Py) с расчетами коэффициентов усиления.

6.

Результаты определения диапазона регулирования двигателя.

Вопросы к защите

1.

В чем преимущества двухполупериодного МУ перед

однополупериодным?

2.

Какова роль обмотки смещения МУ?