3.Описание и работа следящей системы (сс)

Для исследования следящего электропривода с двухфазным асинхронным исполнительным двигателем использована система, построенная на базе автоматического потенциометра.

Автоматические потенциометры предназначены для измерения температуры и других величин, изменение которых можно преобразовать в изменение напряжения постоянного тока. Потенциометр оформлен в виде самопишущего прибора, показывающее и регистрирующее устройство которого является нагрузкой следящего привода.

Схема следящей системы приведена на рис.3. В следящей системе используется компенсационная измерительная мостовая схема. Напряжение рассогласования (напряжение компенсации) между входной величиной (точка 3,4 схемы),задаваемой от генератора сигналов специальной формы типа Г6-27 и сигналом обратной связи получается как разность потенциалов двух точек. Потенциал одной из точек определяется положение движка реохорда R_р. Реохорд является потенциометрическим датчиком обратной связи. Потенциал другой определяется задающим напряжением генератора (входная величина).

На схеме приняты следующие обозначения:

R_р – реохорд (потенциометрический датчик обратной связи по положению);

R_п - резистор для установки диапазона измерения входной величины

(Е_д = Е_вх._нач - Е_вх._конеч);

R_н - резистор для установки начального значения шкалы каретки (Е_нач);

R_Б- баластный резистор для установления рабочего тока I₁=3мА;

R_м - компенсационный резистор;

ИПС - источник питания стабилизированный;

ВУ - входное устройство. Обеспечивает преобразование нескомпенсированного

напряжения постоянного тока, возникающего вследствие разбаланса изме-

рительной схемы системы, в напряжение переменного тока с частотой 50 Гц.

ИП

ЭО

220в

220в

R_Д

ОУ

a

T_O

д

ОВ

R_Р

РД

R_П

С₂

R_Н

R_Б

КР

С₃

ИПС

I₁

I₀

С₁

b

+ 

Л

d

R^’₁

R^”₂

ВУ

I₂

6,3в

R_К

о

о

с

R_М

_RФ1

4

о

С_Ф2

С_Ф1

о

о

о

220в

3

_RФ2

С_Ф3

Фильтр

_RФ3



+

U_вх

220в

о

о

ГС

Рис.3. Схема следящего электропривода с асинхронным двухфазным двигателем на базе автоматического потенциометра.

Фаза выходного переменного напряжения либо совпадает с фазой напряжения питания, либо противоположна ей в зависимости от знака напряжения разбаланса.

Д - движок;

КР - каретка исполнительного механизма с указателем;

РД - реверсивный асинхронный исполнительный двигатель типа РД-09 с короткозам-

кнутым ротором и встроенным в корпус редуктором, передаточное число

которого определяет время прохождения кареткой всей длины шкалы следящей

системы;

С₁ и С₂ - конденсаторы для создания необходимого фазового сдвига (90°) между

магнитным потоком обмотки возбуждения ОВ и необходимого напряжения

(127 В) на обмотке возбуждения;

С - конденсатор, шунтирующий управляющую обмотку ОУ реверсивного двигателя

для компенсации индуктивной составляющей тока в этой обмотке;

R_д - потенциометрический датчик, связанный с кареткой системы, позволяет

индуцировать переходной процесс системы на экране электронного

осциллографа с запоминанием (ЭО) и "развязать" схему индикации с

измерительной схемой системы;

ИП - стабилизированный источник питания датчика индикации R_д;

ГС - генератор сигналов, задающий входное напряжение необходимой формы и

величины (пила, прямоугольник, синусоида ).

Потенциометрический датчик R_р (реохорд) является ответственным узлом. Основные элементы реохорда - рабочая спираль R_р и токоотвод Т_о (вспомогательная спираль), материал которых - сплав полладий-вольфрам. Для повышения надежности контакты движка реохорда выполнены из сплава золото-серебро-медь.

Задатчик (источник задающего напряжения) подключен последовательно с усилителем к точкам а и с измерительной схемы потенциометра. К зажимам в и d подключен источник стабилизированного напряжения ИПС, обеспечивающий постоянство рабочего тока I₁ и I₂, ( I_о = I₁ + I₂ ) в измерительной части схемы.

На вход усилителя подается нескомпенсированное напряжение U = U_вх - U_ос. Это напряжение усиливается и в зависимости от знака входного напряжения вращает двигатель в направлении, обеспечивающем компенсацию U за счет изменения сопротивления реохорда в измерительном плече моста. Отклонение движка реохорда от положения равновесия моста (нулевое положение шкалы) пропорционально величине входного напряжения.

Важной характеристикой компенсационной измерительной схемы СС с усилителем в качестве нулевого индикатора является чувствительность по напряжению S_у

где U_у - напряжение на входе усилителя;

- нескомпенсированное напряжение;

R_у - входное сопротивление усилителя со стороны зажимов входного

устройства ВУ;

R_сх - сопротивление измерительной схемы системы;

R_вн - суммарное сопротивление задатчика и соединительных проводов.

В следящей системе применен усилитель переменного тока, снабженный входным устройством ВУ для преобразования напряжения небаланса постоянного тока, поступающего с измерительной схемы в напряжение переменного тока с частотой 50 Гц.

Структурная схема усилителя приведена на рис.4.

Усилитель содержит входное устройство 1, усилитель напряжения 2, усилитель мощности 3, источник питания 5, состоящий из трансформатора и выпрямителя. Нагрузкой усилителя является обмотка управления двигателя 4 РД-09.

Усилитель мощности 3 и усилитель напряжения 2 охвачены отрицательной обратной связью, построенной на базе тахометрического моста, в одно из плеч которого включена управляющая обмотка двигателя. Сигнал ОС зависит от частоты вращения ротора двигателя и может изменяться с помощью потенциометра R_ос, ручка которого выведена на верхнюю крышку системы.

При правильной настройке усилителя указатель, связанный с выходным валом, при ступенчатом изменении сигнала на входе должен устанавливаться на новом значении, сделав не более одного колебания возле нового положения равновесия, а величина первого выброса не должна превышать 1% от длины шкалы. При настройке усилителя пользуются регулятором чувствительности усилителя (R_у - ручка выведена на верхнюю крышку системы) и резистором R_ос.

В системе использован усилитель, имеющий следующие характеристики:

порог чувствительности, мкВ -----------------10

уровень внутренних шумов, мкВ ------------10

входное сопротивление, Ом -------------------500

выходная мощность, ВА -----------------------1,5

_RОС

Под порогом чувствительности усилителя понимают напряжение, численно равное алгебраической полуразности минимальных напряжений на входе, при которой усилитель отдает двигателю 0,05 номинальной выходной мощности при положительных и отрицательных знаках нагрузочного момента на двигателе. Под входной мощностью усилителя понимается мощность, создающая вращающий момент на валу двигателя при напряжении на входе равном 50 - кратному порогу чувствительности. Класс точности системы 0,25-0,5 основной погрешности. Длина рабочей шкалы каретки - 250 мм. Время прохождения указателем 2,5с.

5

ОС

220в

6

4

+



1

_RУ



U_ВХ

2

3

Рис.4. Структурная схема усилителя.