1. Система автоматической стабилизации

Данная система САР является статической системой стабилизации скорости вращения электродвигателя с принципом управления по отклонению. В этой системе регулируемой величиной служит скорость вращения ротора электродвигателя (Д), которая измеряется с помощью тахогенератора (ТГ) (рис.1.1). Его э.д.с., обозначим как  u_, она пропорциональна числу оборотов вала электродвигателя n в единицу времени. Величина u_ сравнивается с напряжением u_, снимаемым с потенциометра R (задающее воздействие), который в данной схеме является задающим устройством. Разность напряжений

(1.1)

поступает на вход усилителя (обычно обмотку управления _у электромагнитного усилителя мощности ЭМУ), где усиливается и поступает на электродвигатель Д, который является объектом регулирования. Под влиянием входного напряжения u_д скорость вращения ротора электродвигателя изменяется так, что величина ее отклонения от требуемого значения уменьшается.

В данной САР, как мы рассмотрели, эта регулируемая величина сравнивается с заданным значением и получающийся при этом сигнал пропорциональный величине отклонения от заданного значения и используется для управления электродвигателем, т.е. применяется принцип регулирования по отклонению.

Рассмотрим случай, в котором допустим по какой-то причине, увеличивается момент нагрузки на вал М_н (см. рис.1.1), а значит – уменьшается скорость вращения ротора электродвигателя. Следовательно, уменьшится и напряжение u_ тахогенератора, что вызовет рост разности напряжений u_ (уравнение 1.1) а, следовательно, увеличится и напряжение u_Д = К₁u_, где К₁ – коэффициент усиления ЭМУ. Это увеличение u_д приведет к росту скорости вращения. Данная система стабилизации является статической, т.к. скорость вращения ротора Д при изменении М_н стремится к заданному значению.

Как видно из рисунка эта система является замкнутой, т.е. это и есть САР: в ней входная величина Х_вх= u_ = u_ψ – u_, где u_ – величина сигнала задатчика (потенциометра) и u_ψ – величина сигнала прибора обратной связи (тахогенератора). Эта система включает усилитель (У), преобразователь (генератор Г), объект регулирования (ОР) (это электродвигатель Д) и тахогенератор, как измеритель величины числа оборотов двигателя, который выдает электрический сигнал пропорциональный числу оборотов.

Что нам необходимо отметить, так это то, что изменения регулируемых величин вызываются не только управляющими, но и так называемыми возмущающими воздействиями. Возмущающим называется всякое воздействие, которое стремиться нарушить требуемую функциональную связь между управляющим воздействием и регулируемой переменной.

Рис.1.1. Условная схема системы автоматического регулирования электрического двигателя как объекта регулирования: 1 –потенциометр; 2 – обмотка возбуждения генератора; 3 – обмотка возбуждения двигателя; 4 – двигатель переменного тока; 5 – тахогенератор

В общем случае можно записать связь между выходным и входным сигналами следующим выражением

, (1.2)

где Х_вх – входная величина, которая складывается из Х_зад ± Х_ос;

Х_вых – выходная величина, в нашем случае есть число оборотов в единицу времени, К₁ – коэффициент связи.

Возмущающим воздействием f(τ) (рис.1.2) служит, например, как в нашем случае, момент нагрузки, приложенный к валу двигателя. Здесь необходимо отметить роль элемента сравнения, который обозначается символом

т.к. в нем осуществляется алгебраическое суммирование сигналов, о котором говорилось выше.

Рис.1.2. Упрощенная схема САР с элементом сравнения