2. Лабораторная установка

На рис. 5 представлена блок-схема ПИ-регулятора, построенного на основе регулирующего прибора Р25.1.1 и реализованного на лабораторном стенде.

Токовый выходной сигнал генератора испытательных сигналов 0…5 мА подаётся на узел масштабированияk₁и на вход канала1регистратораРег(низкоомный токовый вход 0…5 мА). В качестве задатчиков используются внутренний задатчикЗди корректорКорр.

К выходным зажимам регулирующего прибора через пусковые реле, не показанные на блок схеме, подсоединён исполнительный механизм МЭО, нагруженный регулируемым моментом сопротивления вращению. С индуктивного датчикаМЭО, включенного по схеме дифференциально-трансформаторного датчика, для получения замкнутой системы регулирования на узел масштабированияk₃может быть подан сигнал обратной связи (датчикДОС). С выходным валомМЭОсоединены дополнительно два потенциометрических датчика. С датчика измерителя положенияДИП, получающего питание переменным током от регулирующего прибора, на соответствующий вход Р25.1.1 подаётся сигнал для управления внешним индикатором положенияИПисполнительного механизма. С датчика регистратора положенияДРПисполнительного механизма, питаемого постоянным током от дополнительного источника, на вход канала2регистратораРег(высокоомный вход по напряжению 0…5 В) подаётся напряжение, пропорциональное углу поворота исполнительного механизма.

Выбор режима управления исполнительным механизмом – автоматического или ручного – осуществляется от ключа управления КУстанции управленияСУ, встроенной в Р25.1.1.

Размещение элементов и мнемоническая схема лабораторной установки изображены на рис. 6.

Регулирующий приборР25.1.1 размещен на стенде справа. Его клеммы соединены со штекерными гнездами на панели стенда, снабженными нумерацией, совпадающей с нумерацией колодки зажимов самого прибора. Зажимы питания1и2и зажимы7, 9, 10, служащие для управления пусковыми реле исполнительного механизма, соединены заранее со схемой управленияМЭОи показаны на панели стенда символически. Подробное описание Р25.1.1 дано в инструкции «Приборы регулирующие Р25. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Е3.222.008 ТО».

Установленный регулирующий прибор Р25.1.1 имеет следующие номинальные электрические параметры:

номинальный токовый входной сигнал, подаваемый на узел масштабирования k₁, зашунтированный резистором с сопротивлением 78,7 Ом, равен 3,5 мА, что соответствует напряжению на входных зажимах 275 мВ;

номинальный сигнал переменного тока на входах узлов масштабирования k₂иk₃3,5 В.

Исполнительный механизм МЭО 40/63 – 0,25 установлен в нижней части стенда. С помощью кабеля выводы датчиков положения выходного вала исполнительного механизма ДОС, ДИП, ДРП соединены с гнездами, расположенными на мнемосхеме. На кривошипе выходного вала закреплен рычаг, вдоль которого можно перемещать и фиксировать в двух положениях груз, создающий вращающий момент нагрузки. В крайнем положении груза на конце рычага вращающий момент на валу исполнительного механизма равен номинальному для данного МЭО моменту 40 Нм, в среднем положении – 20 Нм. При подъёме груза нагрузка встречная, при опускании – сопутствующая, поэтому эквивалентная скорость исполнительного механизма зависит от направления вращения.

Конечные выключатели SQ₁ и SQ₂ настроены так, что угол полного хода исполнительного механизма составляет 90°.

Генератор испытательных сигналов ГИС, встроенный в стенд слева вверху, является многофункциональным прибором.

Он содержит следующие основные узлы:

источник регулируемого по величине скачкообразного возмущения _ с регулируемым выходным напряжением постоянного тока 0…3 В;

апериодическое звено первого порядка с регулируемой постоянной времени T_a;

генератор однополярного напряжения треугольной формы с пиковым отклонением вверх 3 В и регулируемой ступенчато частотой (5 ступеней) ;

преобразователь напряжение – ток с крутизной 1 мА/В, включенный на выходе ГИС;

вольтметр постоянного тока с пределами 10 В;

датчик импульсов с периодом повторения 0,1 с для управления счетчиками секундомеров.

Сигналы скачкообразного и экспоненциального возмущений _ и с генератора напряжения треугольной формы на испытуемый регулятор подаются через преобразователь напряжение – ток. Выбор требуемого режима работы ГИС осуществляется переключателем «Род работы» на три положения:

левое положение – подача скачко­образного возмущения 0…3мА;

среднее положение – подача экспоненциально нарастающего возмущения с асимптотическим значением _;

правое положение – периодическое возмущение треугольной формы 0…3 мА.

Источник скачкообразного возмущения _ представляет собой потенциометр, подключённый к стабилизированному напряжению, ручка которого выведена на панель ГИС. Для целей измерения напряжение _ выведено на гнезда рядом с ручкой потенциометра «_». Напряжение может быть измерено с помощью встроенного в ГИС вольтметра. Слева от ручки потенциометра установлен джек «_» для подачи сигнала в исследуемый регулятор. В среднем и нижнем положениях джека сигнал _ отключён от входа регулятора; эти положения используются при установке требуемого значения _. При переводе джека в верхнее положение напряжение скачкообразного возмущения _ подаётся на выходной преобразователь напряжение – ток (переключатель «Род работы» в крайнем левом положении).

Для получения экспоненциально нарастающего возмущения между источником скачкообразного возмущения _ и выходным преобразователем напряжение – ток включается апериодическое звено первого порядка с постоянной времени T_a. Величина T_a может регулироваться двумя переключателями магазина сопротивлений, позволяющими набирать сопротивления 0…500 кОм с дискретностью 10 кОм. Установленная величина постоянной времени T_a в секундах подсчитывается как произведение коэффициента 0,4 на суммарное сопротивление магазина сопротивлений в килоомах.

Для подачи экспоненциально нарастающего возмущения надо переключатель «Род работы» установить в среднее положение и джеком «_» включить требуемое по величине возмущение _.

В крайнем правом положении переключателя «Род работы» на выходе ГИС устанавливаются колебания тока треугольной формы 0…3 мА, период которых может быть выбран переключателем «Период». Переход с одной ступени периода к другой изменяет период примерно в 5 раз. При проведении измерений период следует откалибровать по скорости движения ленты регистратора. Амплитуда выходного тока в ГИС не регулируется, входной сигнал, поступающий в регулятор, может быть изменен шунтированием входа регулятора (нагрузки ГИС) внешним резистором.

Для измерения времени первого включения регулятора t_в и суммы времени импульсов и пауз в пульсирующем режиме работы релейного ПИ-регулятора имеется источник 0,1-секундных импульсов, включаемый тумблером, расположенным в левом верхнем углу лицевой панели ГИС. Импульсы проходят на дискретные счётчики секундомеров при включении джека «_». Верхний секундомер начинает работать сразу после включения джека, отсчитывая суммарное время импульсов и пауз. Нижний секундомер, включаемый через контакты пусковых реле исполнительного механизма КМ1:3 и КМ2:3, суммирует только время импульсов. Продолжительность t_в можно отсчитывать по любому из счетчиков, однако удобнее это делать по нижнему. Для облегчения отсчета над секундомерами размещены индикаторные лампочки, загорающиеся во время отработки импульсов.

С помощью двухканального регистратора А660 – 001-01 возможно на одной бумажной ленте записать два сигнала, например, на входе и выходе регулятора. Канал 1 регистратора используется для записи сигнала на входе регулятора. В этом случае канал 1 должен включаться между выходом ГИС и входом регулирующего прибора Р25.1.1 последовательно. Канал 2 регистратора подключается параллельно нижней ветви потенциометрического датчика положения ДРП.

Скорость перемещения ленты регистратора регулируется встроенным кварцевым генератором. Установленная скорость отсчитывается с оцифровки переключателя скорости. Таким образом, регистрограммы сигналов могут быть расшифрованы как по величине сигналов, так и по времени.

При расшифровке регистрограмм следует иметь в виду, что перья обоих каналов смещены относительно друг друга вдоль направления движения диаграммной бумаги, причём величина смещения зависит от типа перьев. Поэтому перед измерением фазового сдвига надо вручную передвинуть по направляющим обе каретки с перьями и измерить расстояние между линиями на диаграммной бумаге, заметив при этом, как расположены каналы.