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

лами от другой), более уже не меняющееся во времени, т. е. наступает установившееся (принужденное) состояние.

Статической характеристикой элемента называется зависимость выходной величины от входной для установившихся состояний процесса.

Элементы автоматики имеют разнообразные статические характеристики, которые, как правило, нелинейны. При этом статические характеристики элементов могут существенно отличаться от вида характеристик управляющих устройств. Например, при непрерывных характеристиках управляющих устройств характеристики элемента могут иметь релейный вид и, наоборот. Это объясняется тем, что статическая характеристика элемента зависит не только от характеристики управляющего устройства, но и от характеристики нагрузки, конструктивной схемы и выбранного режима работы.

2. ПРИМЕРЫ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТОВ

С точки зрения технических требований, предъявляемых к элементам, а также на основе их конструктивных схем статические характеристики элементов можно разделить на следующие виды:

непрерывные нереверсивные (рис. 5, а);

релейные нереверсивные (рис. 5, б);

непрерывные реверсивные (рис. 5, в);

релейные реверсивные двухпозиционные (рис. 5, г);

релейные реверсивные трехпозиционные (рис. 5, д).

При использовании элементов с непрерывными статическими характеристиками в системах автоматического регулирования часто требуется, чтобы статическая характеристика представляла собой линейную зависимость

ХвЫХ = КХв, (1)

где К - постоянная величина, называемая передаточным коэффициентом .

Передаточный коэффициент выражает отношение выходной величины к входной в установившемся режиме . Если входная и выходная величины - различные физические параметры, то передаточный коэффициент будет иметь определенную размерность.

Передаточный коэффициент иногда называют коэффициентом преобразования. Применительно к конкретным конструктивным элементам передаточный коэффициент называют также коэффициентом усиления (в усилителях), коэффициентом редукции (в редукторах), коэффициентом трансформации (в трансформаторах) и т. д.

В данном случае имеется в виду установившийся режим при какой-нибудь определенной, в большинстве случаев нулевой, частоте сигнала.

Линейная статическая характеристика имеет вид прямой, проходящей через начало координат под углом а = arctg К (рис. 6, а). Как уже отмечалось, реальные статические характе-

~сра6

П д)

Рис. 5. Статические характеристики элементов:

а - непрерывные нереверсивные; б - релейные нереверсивные; в - непрерывные реверсивные; г - релейные реверсивные двухпозиционные; д - релейные реверсивные трех-

позицнонные

ристики нелинейны, но если степень нелинейности невелика и практически несущественна, то для небольшого (или во всяком случае ограниченного) диапазона изменений входной величины неко-

а) )

Рис. 6. Статическая характеристика элемента: а - линейная; б - с линеаризуемой нелинейностью

торый участок фактической кривой можно приближенно заменить либо касательной, либо секущей. Такая операция носит название линеаризации статической характеристики. При этом не следует полагать, что линеаризация возможна только для небольших от-

клонений ВХОДНОЙ величины относительно нулевого значения. Линеаризация возможна и для небольших отклонений относительно любого значения входной величины, например относительно Х на рис. 6, б. Но при этом начало координат должно быть перенесено в точку Л, а переменными должны считаться не сами значения входной и выходной величин Х и Xx. а их отклонения относительно значений, соответствуюш,их новому началу координат, т. е.

Хвх - Хдх = Хех - Хех А вых ~ Хдх - Xqix Xqix а-

Выбор НОВОГО начала координат обычно называют выбором рабочей точки характеристики, положение которой определяется сигналом (напряжением) смещения.

Кроме графического метода линеаризации статических характеристик, существует аналитический метод, который сводится к замене аналитического выражения кривой статической характеристики линейным членом его разложения в ряд Тейлора.

Эта операция равносильна замене кривой линии, касательной к ней, проведенной в точке, в окрестности которой выполняется разложение в ряд.

Известно, что положение рабочей точки определяется выбранным режимом работы элемента. В усилительных элементах различают четыре режима работы (режим класса А, В, С или D) и соот-ственно существуют четыре различных положения рабочей точки. Характерные особенности этих режимов проще всего пояснить на идеализированной характеристике элемента, которая представляет собой ломаную линию, состоящую из трех участков (рис. 7). Участок / характеризуется незначительным по величине коэффициентом передачи {К 0). Второй участок с интервалом изменения входного сигнала от Х до Х является линейным с наибольшим коэффициентом передачи, причем величину Х часто называют величиной отсечки. На участке 3 выходная координата элемента изменяется незначительно, и данный участок называют участком насыщения.

При работе элемента в режиме класса А сигнал смещения выбирают такой величины, чтобы рабочая точка находилась примерно в середине участка 2 (рис. 7, точка А). В этом случае входной

Рис. 7. К пояснению режимов работы усилительного элемента