Динамо-машины  Статические характеристики элементов 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

Статические характеристики элементов

Как ни разнообразны элементы автоматики по своему принципу действия и конструкции, при работе в системах автоматического регулирования они выполняют небольшое число функциональных задач. Для того чтобы установить эти задачи, необходимо представить себе те функции, которые обычно выполняет человек при регулировании любого процесса вручную. Тогда с точки зрения функциональных задач, выполняемых элементами в системе, их можно разделить так (рис. 2):

воспринимающие элементы В, служащие для измерения действительного значения регулируемой величины ;

задающие элементы 3, служащие для задания требуемого значения регулируемой величины, этому значению должно соответствовать ее действительное значение;

сравнивающие элементы С, определяющие знак и величину рассогласования и вырабатывающие в соответствии с этим сигнал, воздействующий на процесс;

преобразующие элементы П, осуществляющие необходимое преобразование сигнала и, в частности, его усиление;

исполнительные элементы И, воздействующие на органы управления объектом ;

корректирующие элементы /(, служащие для улучшения качества процесса регулирования (подробнее см. гл. XI).

Совокупность воспринимающего, задающего и сравнивающего элементов представляет собой по существу измерительный элемент, измеряющий рассогласование.

в литературе воспринимающие элементы иногда называют чувствительными элементами.

Активные исполнительные элементы с механическим выходом часто называют серводвигателями.

в простейших системах, когда отбираемая от объекта через воспринимаюш,ий элемент в регулятор мощность оказывается достаточной для воздействия на органы управления объектом, преобразующий элемент может отсутствовать. В других случаях функции преобразующего и исполнительного элементов может выполнять один конструктивный элемент. Однако современные системы автоматического регулирования обычно имеют даже несколько усилителей (преобразующих элементов), каскадно усиливающих мощность сигнала. На функциональной схеме (рис. 2) корректирующие элементы не приведены, так как их включение в схему может быть различным.

Перейдем к сопоставлению функциональной схемы с конкретной схемой системы регулирования, приведенной на рис. 1.

В системе автоматического регулирования, соответствующей схеме рис. 1, объектом регулирования является газотурбинный двигатель /. Заслонка 3 также должна быть отнесена к объекту, так как она является в данном случае органом управления объектом и ее присутствие необходимо и в случае регулирования вручную.

Термопара представляет собой воспринимающий элемент, а резистор R с источником Uc - задающий. Рассогласование определяется за счет противоположного направления н. с. входных обмоток и обмоток смещения. Поэтому магнитный усилитель выполняет одновременно роль преобразующего и сравнивающего элемента. Электродвигатель выполняет одновременно функции исполнительного элемента, поскольку он воздействует на орган управления объектом - заслонку 3, и преобразующего элемента, поскольку сигналом на его выходе является перемещение.

Усиление сигнала по мощности в электродвигателе не происходит. Потенциометр R наряду с главной функцией корректирующего элемента также выполняет функции преобразующего элемента, т. е. осуществляет преобразование перемещения в электрический сигнал.

Таким образом, в результате рассмотрения системы автоматического регулирования необходимо отметить, что отдельные конструктивные элементы часто выполняют несколько функций одновременно.

Рис. 2. Функциональная структурная схема системы автоматического регулирования:

О - объект регулирования; В - воспринимающий элеиепт; 3 - задающий элемент; С - сравнивающий э?емснт; П - преобразующий элемент; И - исполнительный элемент; К - корректирующий элемент

в то же время одни и те же конструктивные элементы в разных системах (и даже в одной и той же системе) могут выполнять различные функциональные задачи (например, потенциометры используются в системе в качестве задающих и корректирующих элементов).

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Элементы автоматики по своим конструктивным схемам могут бьп-ь разделены на нереверсивные, нереверсивные с обратной связью, реверсивные, реверсивные с обратной связью.

На рис. 3, а, б, в приведены три схемы нереверсивных элементов, отличающихся между собой типом применяемого управляющего устройства и способом включения нагрузки. Простейщая из этих схем (рис. 3, о) состоит из управляющего устройства УУ, на которое воздействует входной сигнал и к выходной цепи которого подключена нагрузка Н. В этом случае используются управляющие устройства генераторного или редуцирующего типа, а элементы относятся к пассивным. Примером такой схемы может служить схема термодатчика в системе регулирования температуры (рис. I, а), состоящая из термопары (управляющее устройство) и входной обмотки магнитного усилителя (нагрузка).

Схемы элементов с управляющими устройствами модуляторного типа (электронная лампа, терморезистор и т. п.) бывают с последовательным (рис. 3, б) и параллельным (рис. 3, в) включением нагрузки. В схемах с параллельной нагрузкой, помимо источника вспомогательной энергии И и управляющего устройства, используется дополнительное балластное устройство Б (резистор, конденсатор и т. п.) Из трех рассмотренных конструктивных схем наиболее распространенной является схема с последовательно включенной нагрузкой (рис. 3, б). Это объясняется тем, что, во-первых, такие элементы имеют больщее применение по сравнению с элементами, выполненными по схеме рис. 3, а, из-за возможности усиления сигнала по мощности и большого числа управляющих устройств модуляторного типа и, во-вторых, они не содержат дополнительного потребителя энергии (балластное устройство) и более экономичны. Примером выполнения элемента по схеме рис. 3, б является задающий элемент (рис. 1, а), состоящий из источника Нем, управляющего устройства-резистора с переменным сопротивлением и обмоток смещения в качестве нагрузки.

Более сложные нереверсивные схемы - это схемы элементов с обратной связью ОС, в которых часть выходной энергии подается во входную цепь управляющего устройства, т. е. на входе управляющего устройства в этом случае имеют место два сигнала - основной входной Xsi, и сигнал обратной связи (рис. 3, г). Благодаря ОС можно различным образом менять свойства элементов автоматики, что обусловливает ее широкое применение. Изменение свойств в нужном направлении осуществляется за счет опре-