4. Программа исследований
1. Исследование временных характеристик
а) Включить питание лабораторной установки;
б)Включить генератор сигналов специальной формы Гб-27 и осциллограф С1-93;
в) Установить на генераторе выходное напряжение прямоугольной формы с амплитудой UГ= 3В и частотой fГ= 100 Гц (контроль по осциллографу).
г) Подать на вход прямоугольный сигнал с генератора. Выход динамического звена подключить ко входу осциллографа.
д) Исследовать и зарисовать временные характеристики всех шести звеньев:
1 - Интегрирующее (“П1” в положении “1”);
2 - Апериодическое (“П1” в положении “2”);
3 - Дифференцирующее;
4 - Колебательное;
5 - Форсирующее с замедлением (“П2” в положении “1”);
6 - Идеальное форсирующее (“П2” в положении “2”);
2. Исследование частотных характеристик Электронных моделей звеньев.
По заданию преподавателя выполнить расчет и построить частотные характеристики электронных моделей с использованием параметров, приведенных в таблице.
Параметры электронных моделей звеньев.
|
1. Колебательное |
R1=R2=20кОм R3=10кОм |
C1= 0,125мкФ C2=2500пФ |
|
2.Диффереренцирующее |
R=10 кОм |
C =0,01мкФ |
|
3.Интегрирующее |
R1= 10 кОм
|
C =0,01мкФ
|
|
4.Апериодическое |
R1=R2=10 кОм
|
C =0,01мкФ
|
|
5.Форсирующее с замедлением |
R1=R2=10 кОм
|
C1=0,01 мкФ C2 =0,05 мкФ |
|
6. Форсирующее идеальное |
R1=R2=5кОм
|
C =0,025мкФ
|
5. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1. Зарисовки переходных характеристик основных динамических звеньев.
2. Графики АЧХ и ФЧХ одного из динамических звеньев. График ЛАЧХ.
6. Контрольные вопросы
1. В чем заключается сущность моделирования дифференциальных уравнений на электронных аналогах?
2. Какие элементы электронных моделей определяют коэффициенты дифференциальных уравнений модулируемых звеньев?
3. Приведите уравнения моделируемых звеньев.
4. Изобразите переходные и частотные характеристики звеньев.
7. ЛИТЕРАТУРА
При подготовке к выполнению и защите рекомендуется литература (1,11)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Изучение принципиальной схемы системы стабилизации напряжения 1-енератора постоянного тока с угольным регулятором напряжения.
2. Исследование статической точности поддержания напряжения генератора постоянного тока с угольным регулятором.
2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Угольные регуляторы типа РУН нашли широкое применение для стабилизации напряжения различных устройств. На рис.1 Приведена упрощённая принципиальная схема угольного регулятора для регулирования напряжения генератора постоянного тока.
Рис.1
Основные элементы схемы: Г - генератор; 0В - обмотка возбуждения генератора; РРН - ручной регулятор напряжения; R1 -резистор подстроечный; АРН - автоматический регулятор напряжения. АРН состоит из катушки 1, установленной на сердечнике 2, якоря электромагнита 3, укрепленного на рычаге 8, подвешенном на плоских и балансных пружинах 9, тяги 7, нажимного коромысла 6, угольного реостата(столба) 5, набранного из большого числа тонких угольных дисков (шайб, расположенных между изолированными стойками 4).
Угольный реостат 5 включен последовательно в цепь обмотки возбуждения генератора. Его сопротивление зависит от плотности сжатия шайб. Чем они плотнее прижаты друг к другу, тем меньше сопротивление угольного реостата. Сила тока в катушке 1, а, следовательно, и притягивающая сила электромагнита прямо пропорциональна напряжению генератора. Притягивающей силе электромагнита противодействуют силы балансных и плоских пружин. При номинальном напряжении эти силы взаимно уравновешены, и рычаг 8 занимает определенное положение в пространстве.
При уменьшении напряжения на зажимах генератора удерживающая сила электромагнита и сопротивление угольного реостата меняются и напряжение генератора восстанавливается до прежнего значения.
Однако вследствие наличия нечувствительности, обусловленной зазорами в механических узлах и остаточным намагничиванием магнитной системы, а также из-за неточного согласования тяговых усилий, воздействующих на рычаг, регулируемое напряжение несколько изменяется при изменении нагрузки. Получаемые регулировочные характеристики обладают небольшим статизмом порядка 1 - 2 %. Участие регулятора с такой характеристикой обеспечивает хорошее регулирование напряжение генераторов.
К достоинствам угольного регулятора напряжения относятся простота конструкции, небольшая масса, габариты, стоимость, простота обслуживания. Отрицательными Свойствами являются недостаточное быстродействие, невысокая точность поддержания напряжения, чувствительность угольных столбов к тряске и вибрации, в результате чего значительно снижается надежность.
Для исключения влияния температуры на сопротивление цепи катушки электромагнита сопротивление подстроечного резистора R1 должно быть в несколько раз больше. Подстроечный резистор изготовляют из материала с низким температурным коэффициентом сопротивления.
В рассмотренной системе регулирование базируется на измерении отклонения регулируемой величины от требуемого значения. При любом отклонении напряжения под действием изменившейся разности сил катушки злектромагнита и пружины рычаг 8 всегда занимает новое пространственное положение.
При уменьшении напряжения генератора притягивающая сила электромагнита уменьшится и под воздействием силы балансных и плоских пружин рычаг 8 займет новое положение, при котором сжимающее усилие на шайбах увеличится. Вследствие этого сопротивление угольного реостата уменьшится, а ток возбуждения и напряжение генератора будут возрастать до тех пор, пока не наступит равновесие сил электромагнита и пружин.
При увеличении напряжения генератора увеличится притягивающая сила электромагнита, под воздействием которой якорь 3 приблизится к нему. Рычаг 8 займет новое положение, тяга 7 приподнимется вверх, а сила нажатия на угольные шайбы уменьшится. Сопротивление угольного реостата увеличится, ток возбуждения уменьшится. Это приведет к уменьшению напряжения генератора до прежнего значения.
Постоянное напряжение, поддерживаемое регулятором, можно изменить воздействием на подстроечный резистор R1. Для уменьшения напряжения надо уменьшить сопротивление R1 и, наоборот, для повышения - увеличить.