3.3 Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона

В ваттметрах проходящей мощности в качестве первичного преобразователя, обычно используется направленный ответвитель — устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии подается на вторичный преобразователь, например, детекторную или термисторную головку, откуда сигнал измерительной информации подается на функциональный преобразователь и, далее, на показывающее устройство. На относительно низких частотах (в ДВ и СВ диапазонах), использование направленных ответвителей затруднительно, в этом случае в качестве первичных преобразователей можно использовать датчики силы тока и напряжения в линии, измерительная информация с которых далее обрабатывается в функциональном преобразователе (перемножение значений с учетом разности фаз). Датчиками могут служить, например, трансформатор напряжения и трансформатор тока. Такой способ измерения используется обычно в специализированных приборах для контроля мощности, выдаваемой в антенну радиопередатчиком. На сверхвысоких частотах, в волноводных трактах, для измерения проходящей мощности может использоваться пондеромоторный метод или датчики, встраиваемые в стенку волновода — термисторные, термоэлектрические, гальваномагнитные.

Примеры: М2-23, М2-32, NAS.

Согласно приведенной классификации ваттметров, их техническим характеристикам и заданному расширенному техническому заданию можем сделать вывод, что для устойчивой работоспособности системы автоматического управления паротурбинным генератором применим мегаваттметр типа Ц301/1, у которого диапазон измерений достигает 800 МВт, что характерно для нашего высокотехнологичного оборудования.

4 Расчет устойчивости системы

4.1 Расчет передаточной функции системы автоматического управления паротурбинным генератором

Рассмотрим структурную схему автоматического управления паротурбинным генератором:

Рисунок 4 – Структурная схема автоматического управления паротурбин- ным генератором

Передаточная функция микропроцессора:

W₁(p)=1

Передаточная функция котельного агрегата:

Передаточная функция паропровода:

Передаточная функция турбины:

Передаточная функция электрического генератора:

Передаточная функции конденсатора:

Передаточная функция насоса:

Передаточная функция ваттметра:

4.2 Построение переходного процесса и амплитудно – частотной характеристики системы автоматического управления паротурбинным генератором

Имеем общую передаточную функцию вида:

Преобразуем имеющуюся передаточную функцию, вынеся за скобки в числители коэффициент 4.53, а в знаменателе – 4.46, тогда получим:

Воспользовавшись программой MathCad найдем функцию переходного процесса, чтобы построить переходный процесс воспользуемся обратным преобразованием Лапласа:

t, c

h(t)

Рисунок 5 – График переходного процесса

По графику переходного процесса можем сделать вывод, что система находится на границе устойчивости, так как уходит в автоколебания. Данный процесс наблюдается из-за того, что в результате проектирования САУ паротурбинным генератором на БалАЭС информационный шкафы БШУ были заменены микропроцессором. Но система работать хуже не стала, повысилась вероятность более быстро износа составных частей оборудования.

Для того чтобы построить амплитудо-частотную характеристику (АЧХ) системы, необходимо провести замену оператора p на комплексное число i·ω, где i – мнимая единица, а ω – частота.

АЧХ: ,

где – действительная часть передаточной функции;

– мнимая часть передаточной функции.

Построим амплитудно-частотную характеристику, используя прикладную программу MathCad, и по графику амплитудно-частотной характеристики САУ паротурбинным генератором определим косвенные оценки качества.

Косвенные оценки качества САУ паротурбинным генератором.

Максимальная амплитуда А_max 4,5.

Резонансная частота ω_р, Гц 3,65.

Амплитуда при нулевой частоте А(0) 0,82.

Частота среза ω_ср, Гц 4,7.

Полоса пропускания частот - диапазон частот от ω₁ до ω₂, который определяется величиной:

ω₁=3.5 Гц ω₂=3.9 Гц

Период колебаний:

График амплитудно – частотной характеристики системы автоматического управления паротурбинным генератором представлен на рисунке 6. Согласно данному графику определены косвенные оценки качества разрабатываемой САУ,

A_max(ω)

ω₂ ω_ср

ω₁ ω_р

А(1)

ω, об/мин

А(ω)

Рисунок 6 – Амплитудно – частотная характеристика системы автоматического управления паротурбинным генератором

4.3 Определение устойчивости линейной части системы по критерию Михайлова

Для того чтобы определить, устойчива ли система по критерию Михайлова, необходимо построить годограф амлитудо-фазовой характеристики. Для того чтобы построить годограф, заменим в характеристическом уравнении p на i·ω. И разделим действительную и мнимую части U(ω) и V(ω) соответственно. При этом мнимую часть будем откладывать на оси ординат, а действительную – на оси абсцисс. По критерию, САР устойчивая в том случае, если годограф Михайлова при изменении частоты от 0 до бесконечности повернется против часовой стрелки, начиная с вещественной оси на число квадрантов, равное порядку характеристического уравнения последовательно проходя эти квадранты.

Запишем характеристическое уравнение:

График годографа Михайлова построим в координатах

M(iω)=U(ω)+iV(ω)

Рисунок 7 – Общий вид годографа Михайлова

По данному виду годографа Михайлова, можем сделать вывод что система находится на границе устойчивости.