книги из ГПНТБ / Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

Управляющая обмотка магнитного усилителя распо­ ложена в модуле триггера. Модуль триггера состоит из магнитного усилителя, охваченного положительной об­ ратной связью, с тиристором на выходе. Два магнитных усилителя собраны на четырех пермаллоевых сердечни­

бочими) обмотками усилителя. При появлении импульсов определенной полярности на обмотке 3—4 индуктивное сопротивление одной из включенных навстречу обмоток 1—1 и 2—2 изменяется и между средними точками 2'—V обмоток появляется разность напряжений. Под действи­ ем этой разности открывается один из тиристоров Т1 или Т2. При этом выпрямленное напряжение от обмотки 1—2—3 трансформатора ТрЗ подается на один из зажи­ мов Б или М. Появление напряжения между зажимами МО или БО приводит к срабатыванию исполнительного усилителя, управляющие обмотки которого подсоедине­ ны к этим зажимам, и к перемещению двигателя испол­ нительного механизма. Одновременно с появлением на­ пряжения на выходных зажимах блока загорается одна из лампочек Л1 или Л2, и разность напряжений подает­ ся на сигнальную обмотку магнитного усилителя МУЗ. Магнитные усилители МУ1 и МУ2 охвачены положитель­ ной обратной связью, которая выполнена на обмотках 5—6. При появлении напряжения между точками /'—2' через обмотку 5-—6 протекает ток, что приводит к еще большему отпиранию тиристора. Обмотки 7—8 служат для введения в блок зоны нечувствительности, изменяе­ мой с помощью резистора R8. На эти обмотки подается выпрямленное напряжение от обмотки 3—4 трансформа­ тора Тр. На магнитных усилителях имеются обмотки, не показанные на схеме, позволяющие от внешнего источ­ ника заблокировать порознь каждый из выходов блока

МО и БО.

Магнитный усилитель МУЗ расположен в модуле об­ ратной связи. Появление импульсов напряжения опреде­ ленной полярности вызывает разбаланс моста и появле­ ние напряжения на диагонали моста, образованной рези­ сторами RIO, R11 и неоновой лампой НЛ1.

Возникающее на диагонали напряжение (100 в) от­ крывает обе неоновые лампы НЛ1 и НЛ2, при этом на­ пряжение обратной связи, компенсирующее величину входного сигнала, появляется на входе в модулятор. Это

172

напряжение определяется величиной введенной части сопротивления R10 (ручка Импульс). Одновременно на­ чинается заряд конденсатора С5 через резисторы R12, R13, что приводит к дальнейшему возрастанию сигнала обратной связи. Если сигнал обратной связи уравновесит входной сигнал, то напряжение на входе модулятора уменьшится. Это приведет к переключению триггера и напряжение на сигнальной обмотке МУЗ исчезнет. Обе неоновые лампочки погаснут, что сразу приведет к исчез­ новению некоторой доли напряжения на входе блока, которая определяется падением напряжения на резисто­ ре R10. Неоновая лампа НЛ1 служит для предотвраще­ ния разряда конденсатора через резисторы RIO, R11. Конденсатор С5 начнет разряжаться через резистор R14, что также приведет к дальнейшему уменьшению сигна­ ла обратной связи.

6) ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОНР

Как и для блока РПИ, коэффициент пропорционально­ сти регулятора определяется выражением

ханизма при включенном реле; а — коэффициент приве­ дения сигнала обратной связи к входу в регулятор а » 5 .

Для блока РП-2 за 100% входного сигнала (хв) при­ нимается токовый сигнал 5 ма (он соответствует сигналу по напряжению 2,5 в). Диапазон изменения величины Т3а для блока составляет 0,4—5 сек/% входного сигнала. Полное напряжение, подаваемое в цепочку обратной свя­ зи, приведенное к входному сигналу, равно 0,2. Для ис­ полнительного механизма с временем полного перемеще­ ния 30 сек значение kp может быть определено из выра­ жения ftp ж Гз/6.

Структурная схема блока не отличается от структурной схемы блока РПИ, т. е. блок представляет собой трехпо-

173

зиционный релейный элемент, охваченный обратной связью.

Основные технические характеристики блока

Расчет характеристик балластного звена блока иден­ тичен расчету для блока РПИ . При гармоническом сиг­ нале на входе в регулятор в соответствии с (3-29) коэф­ фициент усиления реле в скользящем режиме определя­ ется формулой

и значение основного параметра балластного звена вы­ числяется с помощью выражения

найти характеристики балластного звена блока. Сигнал обратной связи не проходит через делитель напряжения. Поэтому 6 р = 1 / 1 + т ] , в соответствии с (3-24) r\ = R3/Rp- Область нормальной работы блока определяется в ос­ новном диапазонами настройки и границей скользящего

режима работы блока.

Определим границы скользящего режима из условия

(3-3) у ^ 0 , 7 5 . При гармоническом входном сигнале зна­

чение у вычисляется по формуле (3-29):

Т= Т •

бр С - 0 , 2 .

174

При А = 0,1; Q — 3,7.

Отсюда

TJkp> 9,7.

Соответствующая кривая нанесена на рис. 4-28. Эта кривая приблизительно определяет диапазон линейной работы и границу ОНР, так как на границе скользящего

венно зависит от амплитуды входного сигнала. Она сдви­ гается влево при А <0, 1 и вправо при А > 0 , 1 .

а) КОНСТРУКЦИЯ БЛОКА

Формирующий блок выполнен в виде конструкции пря­ моугольной формы. Передняя панель регулирующего прибора РП2-П2 и РП2-У2 приведена на рис. 4-29. Ре­ гулирующий прибор конструктивно выполнен в виде двух блоков: формирующего и измерительного. На перед­ ней панели формирующего блока расположены сигналь­

передней панели расположены кнопка, закорачивающая вход в блок при его балансировке, и зажимы для под­ ключения вольтметра к входу магнитного усилителя бло­ ка Контроль нуля. Оба блока помещены в общий кожух, формирующий блок размещен над измерительным. Ко­ жух снабжен застекленной крышкой с замком. Блоки

175

расположены на направляющих и с помощью винтов крепятся к задней стенке регулирующего прибора. Элект­

Блок КПИ-62 работает с теми же измерительными бло­ ками, что и блоки ЭР-2 и РПИ . КПИ-62 имеет несколько выходов в виде сигналов переменного тока. В этом бло­ ке для каждого канала обеспечивается воспроизведение ПИ-закона. Блок КПИ-62 подключается на вход к бло­ кам ЭР-62 или РПИ-62 и не применяется для управления исполнительным механизмом. Поэтому устройства, со-

176

стоящие из имерительного блока и формирующего блока КПИ-62, носят название корректирующих приборов. Они используются в связанных системах регулирования, глав­ ным образом в каскадных системах, в которых один ре­ гулятор изменяет по ПИ-закону задание другому. Струк­ турная схема блока представляет собой усилитель, ох­ ваченный обратной связью в виде реального дифферен­ цирующего звена.

а) ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Принципальная схема блока приведена на рис. 4-30. Схе­ ма первых каскадов, собранная на лампе Л1, ничем не отличается от схем блока ЭР-62. Сигнал постоянного на-

Рис. 4-30. Принципиальная электрическая схема блока КПИ .

пряжения с выхода измерительного блока подается на зажимы 14 и 15 блока КПИ. Левая половина лампы Л1 работает в режиме катодного повторителя, правая — в режиме усилителя напряжения.

Питание анодных цепей лампы осуществляется от вторичных обмоток IV и V трансформатора Tpl. Пер­ вичная обмотка / этого трансформатора питается стаби­ лизированным переменным напряжением. В качестве смещения на обе сетки подается выпрямленное и сгла-

жений на нагрузке левой и правой половин лампы. Пе­ ременный резистор R3 является корректором.

При отсутствии сигнала на входе блока с помощью резистора R3 добиваются того, чтобы между точками А и Б на конденсаторе С4, напряжение было равно 0. При появлении входного сигнала на С4 появляется напряже­ ние, полярность которого определяется полярностью входного сигнала. Сигнал с выхода первого каскада по­

уровень сигнала не превосходит опорного напряжения, ограничитель пропускает этот сигнал на вход второго каскада. Если уровень сигнала больше опорного, соот­ ветствующий диод открывается и сигнал через ограничи­ тель не проходит. Таким образом, первый каскад усиления вместе с ограничителем имеет статическую характе­ ристику типа зоны насыщения (см. рис. 1-11,а). Напря­ жение с выхода первого каскада (конденсатор С4) пода­ ется на обе сетки второго каскада — усилителя мощности на лампе Л2. Анодные цепи лампы питаются от вторич­ ных обмоток IV трансформатора Тр2. Смещение на обе сетки подается с резистора R10. Анодной нагрузкой ле­ вой и правой половин лампы служат соответственно левая и правая половина первичной обмотки/трансфор­ матора ТрЗ. При отсутствии сигнала токи в обеих поло­ винах лампы равны, поэтому равны и направлены в про­ тивоположные стороны пульсирующие токи в двух поло­ винах первичной обмотки трансформатора. Эти токи ком­ пенсируют друг друга, и на вторичных обмотках транс­ форматора напряжение отсутствует. При появлении сиг­ нала ток в одной половине лампы увеличивается, в дру­ гой уменьшается. Через обмотку / трансформатора течет результирующий ток, и на вторичных обмотках / / — IX

178

Блок КПИ расположен в прямоугольном защитном кожухе под измерительным блоком. Общие габаритные размеры корректирующих приборов КПИ-62 — ЗООХ X175X342, масса 15 кг.

Б) ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОНР

Структурная схема блока приведена на рис. 4-31, а. В ди­ апазоне входных сигналов, не превосходящих изменяе-

1

8тиР

б)

Рис. 4-31. Структурная схема блока КПИ .

мую зону насыщения, передаточная функция блока мо­ жет быть записана в виде

Время интегрирования блока Тя = С3Яд. Коэффициент пропорциональности & р = 1 / 6 — определяется положени­ ем движка потенциометра Ru. Коэффициент s в переда­ точной функции балластного звена вычисляется по фор­ муле

kx k2 fi 6 '

180

Балластное звено блока — реальное дифференцирую­ щее. Такое звено в большинстве случаев несколько увели­ чивает устойчивость и повышает качество регулирования, однако при этом в ПИ-регуляторе появляется остаточ­ ная неравномерность. Чем меньше коэффициент усиле­ ния в прямом канале, тем больше остаточная неравно­ мерность блока. В отличие от апериодических балласт­ ных звеньев дифференцирующее балластное звено при­ водит к отклонению частотных характеристик реального регулятора от идеального не только на высоких, но и на низких частотах.

Определим величину остаточной неравномерности. Конечное значение функции может быть найдено по ее изображению с помощью формулы [Л.4, 15]:

x(t) = limpX(p),

/ -> 00, р -> 0.

Найдем отклонение сигнала на входе в состоянии рав­ новесия блока, если выходной сигнал отклонился на пол­ ный диапазон, равный единице.

Изображение входного сигнала блока определяется выражением

Подставив в это выражение найденные выше значе­ ния s и kv, найдем Д х о с т = 1/6«0,17.

Область нормальной работы блока определяется ха­ рактеристиками балластного звена и диапазоном изме­ нения параметров настройки. После подстановки зна­ чения s в выражение передаточной функции балластного звена получим выражение частотной характеристики бал­ ластного звена в виде

iQ

l + - y - ) Q + l

181