3. Функциональная схема

Обозначения:

П₁– потенциометр (задаёт уставку);

КУ – корректирующее устройство;

ЭУ – электронный усилитель;

ЭМУ – электромашинный усилитель;

ДПТ – двигатель постоянного тока;

ТГ – тахогенератор;

ПД – приводной двигатель.

4. Анализ действующих на систему возмущающих воздействий

Возмущающие воздействия, действующие на САР:

1. Момент сопротивления со стороны ТГ;

2. Напряжение питающей сети (напряжения уставки, напряжения обмоток возбуждения ДПТ и ТГ, напряжения питания ПД)

3. Температура окружающей среды.

Момент сопротивления.

Момент сопротивления на валу ДПТ М_сявляется главным возмущающим воздействием в системе. Исходя из данной САР для устойчивого состояния системы необходимо, чтобы М_вр= М_с. Т. е. при увеличенииM_cчастота оборотов ДПТ уменьшится, соответственно уменьшится и напряжение вырабатываемое тахогенератором. В соответствии с уравнением замыкания системыe(t) =y(t) –x₁(t)ÞDU(t) =U_y(t) –U_тг(t)(4.1)сигнал ошибкиDU(t) возрастёт, т. е. возрастёт Е_эму, напряжение на якоре ДПТ и ток якоря, а значит и частота оборотов. Т. о. мы снова пришли к устойчивому состоянию системы, при котором М_вр= М_с.

Напряжение питающей сети.

Изменение напряжения сети является второстепенным возмущением, оказывающим влияние на:

• изменение напряжения U₀(изменяется напряжение уставкиU_у). В свою очередь это приводит к изменению входного напряжения КУDU, исходя из уравнения замыканияDU(t) =U_y(t) –U_тг(t). Происходит изменение магнитного потока управления ЭМУ, т. к. магнитный поток пропорционален напряжению питания обмотки (Ф_у– оказывает влияние на Е_эму: Е_эму= К_эму^Ф* Ф_у(4.2));

• магнитный поток обмотки возбуждения ДПТ (Ф_дпт– влияет на частоту вращения вала двигателя, т. к.n= (4.3)). Т. е. при увеличении Ф_дпт происходит снижение частоты вращения вала двигателя, поэтому недопустимо отключать обмотку возбуждения двигателя;

• магнитный поток обмотки возбуждения тахогенератора ТГ (Ф_тг– влияет на выходное напряжение ТГ).U_тг= С_е*n*Ф_тг–I_я*R_я. Увеличение Ф_тг вызывает увеличениеU_тг;

• изменения напряжения питания ПД приводит к изменению частоты вращения ПД согласно выражению:

Изменение частоты вращения ПД в свою очередь приводит к изменению ЭДС ЭМУ: Е_эму= С_е*n_пд*Ф_у;

• изменение температуры приводит к изменению параметров электронных элементов. Значительное изменение температуры может привести к существенному изменению сопротивлений обмоток возбуждения и якорных обмоток электрических машин (изменятся статические характеристики машин).

5. Принцип работы системы.

Регулирование частоты вращения ДПТ происходит за счёт наличия отрицательной обратной связи образованной при помощи ТГ. В основу принципа регулирования входит уравнение замыкания DU(t) =U_y(t) –U_тг(t), которое является важным составным звеном в САР. Т. е. в данной системе лежит принцип регулирования по отклонению. Система достигает равновесия, когда М_вр= М_с.

Идея принципа регулирования по отклонению состоит в следующем: в зависимости от знака ошибки осуществляется регулирующее воздействие на объект регулирования, старающееся уменьшить эту ошибку, т. е. обеспечить изменение регулируемой величины по требуемому закону.

Якорь ДПТ получает питание от ЭМУ. Возбуждение ЭМУ осуществляется от обмотки возбуждения ОВГ (ОВГ подключена к электронному усилителю). Сложение сигналов с тахогенератора U_тги напряжения уставкиU_упроисходит на входе КУ, в результате формируется сигнал ошибки:DU(t) =U_y(t) –U_тг(t). Вращение ЭМУ осуществляет приводной двигатель ПД.

На валу ДПТ имеется тахогенератор ТГ. Возбуждение ДПТ и ТГ производится обмотками ОВД и ОВТГ. Напряжение ТГ пропорционально частоте вращения ДПТ:

Е_тг= С_е*n_дпт*Ф_овтг.

При Ф_овтг=const, Е_тг= С_е*Ф_овтг*n_дпт= К_тг*n_дпт. К_тг– коэффициент пропорциональности между частотой вращения вала ДПТ и ЭДС ТГ. Т. о. при изменении частоты вращения ДПТ (например, увеличение нагрузки на ДПТ) происходит изменение напряжения ТГ, а следовательно и сигнала ошибкиDU, который корректируется КУ и усиливается ЭУ и далее поступает на ОВГ. При увеличении нагрузки на валу ДПТ (увеличение М_с), напряжениеU_тгуменьшится, в соответствии с выражением (4.1) увеличится ошибкаDU, а также напряжение ОВД (возрастёт магнитный поток Ф_у). В соответствии с выражением(4.2) Е_эму также возрастёт, увеличивая частоту вращения ДПТ (выражение(4.3)).

В итоге система приходит к устойчивому состоянию, при котором уравниваются М_вр= М_с.