Силовые С П используют сравнительно редко из-за боль ших ошибок положения выходного вала относительно вход ного, возникающих при значительных нагрузках.
Г. Индукционные измерительные устройства
Часто при повороте ротора С Д необходимо получить не отработку угла рассогласования, а напряжение, пропорцио нальное углу рассогласования. Это осуществляется в индук ционном устройстве датчик-приемник, причем приемник ра
|
|
|
|
|
|
ботает в |
трансформаторном |
режиме |
и называется |
с е л ь |
с и н - т р а н с ф о р м а т о р о м |
(СТ ). Такое устройство назы |
вается |
и з м е р и т е л ь н ы м |
и широко |
используется |
в сле |
дящих |
системах. Оно состоит из двух сельсинов, трехфазные |
обмотки |
которых соответственно соединены. Переменным |
Рис. 8. 18. Принципиальная схема индукционного измеритель ного устройства.
напряжением U n запитывается только однофазная обмотка сельсин-датчика (С Д ), а с однофазной обмотки сельсинтрансформатора (СТ) снимается напряжение рассогласо вания Upac. Амплитуда и фаза этого напряжения определя ются величиной и знаком угла рассогласования, то есть за висят от угла поворота ротора С Д (ротор СТ заторможен). Докажем это.
Так как переменным напряжением запитывается только С Д , то в его трехфазных обмотках индуктируются э. д. с., а через трехфазные обмотки СТ потекут токи:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
І2 = |
Е |
vCOS(a - |
l20°), І3= |
|
Е |
• COs(a - |
Іі = т^г cos а, |
— |
|
|
|
|
- |
240°), |
|
|
|
|
|
(8-1) |
где E — действующее значение э. д. с. в одной из трехфаз |
ных обмоток С Д |
при |
а = 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Каждый из токов создает в фазных обмотках СТ магнит |
ные потоки Фі, Ф2, Фз, продольные |
составляющие которых |
индуктируют в однофазной обмотке |
СТ э. д. с. |
Результирую |
щее напряжение на выходе СТ: |
|
|
|
|
|
(8-2) |
и ст = К - - Ем^| - |
-c o s O x -ß ), |
|
|
где К — коэффициент |
пропорциональности; |
|
|
|
|
Е — значение э. д. с. на выходе СТ. |
|
|
на выходе |
СТ |
Из (8-2) видно, что |
при a = ß |
напряжение |
максимально, а при a— ß = 90° •— равно нулю и т. д. При |
не |
прерывном вращении |
ротора |
С Д |
амплитуда |
переменного |
на |
пряжения с частотой |
питающей |
сети |
(Un) |
меняется по ко |
синусоидальному закону, причем |
фаза |
его изменяется на об |
ратную при прохождении напряжения через нуль. Графики 1—5 (рис. 8.19) составлены на основании формулы 8-2. На графике 1 показано напряжение, подаваемое на однофазную обмотку С Д .
Из графиков 2 и 3 видно, что если ротор С Д поворачи вать на один и тот же фиксированный угол, но в разных на правлениях, то фаза выходного напряжения СТ меняется на обратную (8-2).
На графиках 4 и 5 показано:
а) при непрерывном вращении ротора С Д амплитуда пе ременного напряжения на выходе СТ меняется по косинусо идальному закону с изменением фазы на 180° при прохож
дении |
через |
нуль; |
U CT. определяется скоростью |
враще |
б) |
период изменения |
ния ротора С Д . |
|
|
|
|
СТ |
(при |
Итак, в согласованном положении роторов С Д и |
ct= ß) |
U CT. максимально. На практике необходимо, чтобы |
при. |
a = ß |
U CT.= 0. Этого добиваются |
исходным сдвигом |
роторов |
С Д и СТ на 90°, принимая |
такое |
положение роторов за со |
гласованное. |
В |
данномт т |
случаел / ^ м |
а к с . |
|
|
|
|
|
UcT-= |
F |
|
|
|
(см. график |
6, |
К -------2Z |
|
|
рис. 8.19). |
|
|
|
|
Ѵл
УПри сриксиробаннома т/южительном &=Uß
Измерительные устройства широко используются в сле дящих системах.
§ 8. 4. Следящие системы
Синхронные передачи применяются в случаях, когда при емный вал имеет незначительный момент нагрузки или на
грузкой является стрелка. Поэтому, если приемный вал име ет значительные моменты нагрузки и требуется высокая точ ность передачи, используют синхронно-следящие системы, ко торые отличаются от синхронных передач наличием усилите ля мощности.
Таким образом, синхронно-следящей системой (или прос то следящей) называется система, поддерживающая синхрон ное и синфазное вращение двух валов при наличии усилите ля мощности (УМ ).
Следящая система обеспечивает воспроизведение управ ляющего воздействия, изменяющегося по произвольному за кону.
Следящие системы могут работать на переменном и пос тоянном токе. От рода тока зависит тип усилителя мощно
сти и исполнительного двигателя (двигатель |
переменного то |
ка или постоянного тока). |
|
А. Функциональная схема следящей системы |
С о с т а в и н а з н а ч е н и е э л е м е н т о в |
(рис . 8.20) |
« |
|
1.Сельсин-датчик {СД ) и сельсин-трансформатор (СТ)
представляют сббой измерительное устройство. Оно служит
V
Рис. 8. 20. Функциональная схема следящей системы. '
для измерения угла рассогласования между входным и вы ходным валами и преобразования его в напряжение несущей
частоты un. Роторы С Д и СТ развернуты в исходном |
состоя |
нии на |
90°. |
(ДС) |
применяет |
2. |
Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й сельсин |
ся для алгебраического суммирования угловых |
перемещений |
двух механических, не связанных между собой валов, имеет
трехфазные |
обмотки |
и включается последовательно' между |
С Д и СТ . В |
наших |
схемах он используется как вспомога |
тельный датчик для исходного согласования входного и вы
|
|
|
|
|
|
ходного |
валов. Д С |
включают в цепь по необходимости. , |
3. У с и л и т е л ь |
м о щ н о с т и (УМ) преобразует и уси |
ливает |
по мощности сигналы |
рассогласования до величины, |
достаточной для |
нормальной |
работы |
исполнительного дви |
гателя |
(И Д ). В |
качестве усилителя |
мощности применяют: |
—электронные усилители;
—электромашинные усилители (ЭМ У );
—магнитные усилители (М У );
—комбинированные усилители.
4. И с п о л н и т е л ь н ы й д в и г а т е л ь (ИД) вращает через редуктор рабочий механизм и осуществляет главную
обратную связь. Рабочим механизмом |
может быть антенная ■ |
система РТУ . |
предназначена для |
5. Г л а в н а я о б р а т н а я с в я з ь |
вращения ротора СТ одновременно с выходным валом с це лью устранения угла рассогласования Ѳ. Осуществляется пу тем механического соединения выходного вала с ротором СТ.
6. У с т р о й с т в о о т р и ц а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я - з и (ООС) служит для устранения колебаний выходного ва ла около заданного положения за счет инерции механических элементов следящей системы.
П р и н ц и п р а б о т ы с л е д я щ е й . с и с т е м ы н о ф у н к ц и о н а л ь н о й с х е м е
Пусть в момент включения питающих напряжений вход
ной и выходной валы согласованы, |
то есть Ѳ = а— ß = 0. |
Сле |
дящая сцртема находится ів покое. |
Переключатель |
П |
вклю |
чен (Д С отключен). С поворотом |
ротора С Д на |
угол |
a > ß |
между входным и выходным валами появляется угол рассо гласования Ѳ = а— ß, а на выходе СТ возникает напряжение рассогласования U CT. определенной фазы, зависящей от на правления поворота ротора С Д . Это напряжение преобразу ется, усиливается усилителем мощности и подается на об
мотку управления исполнительного |
двигателя (И Д ). Испол |
нительный двигатель поворачивает |
через редуктор , выход |
ной вал в сторону уменьшения угла |
рассогласования Ѳ. О д |
новременно с выходным валом через главную обратную связь поворачивается и ротор СТ.
Таким образом, по мере вращения выходного вала умень
шается угол |
рассогласования |
Ѳ = а |
— ß, |
то |
есть уменьшается |
напряжение |
рассогласования |
U CT.. Когда |
1іст.~0, исполни |
тельный двигатель останавливается, а |
выходной, вал прихо |
дит в соответствие с входным, то есть |
Ѳ = а — ß = 0. |
Точность |
отработки угла |
рассогласования зависит от ка |
чества изготовления и типа следящей системы. При непре рывном вращении входного вала выходной вал вращается синхронно с входным. При этом между валами возникает ошибка, определяемая точностью следящей системы. Для
|
|
|
устранения колебаний выходного вала |
с устройства О О С на |
вход УМ |
подается напряжение в противофазе с входным, что |
ведет к |
резкому уменьшению напряжения на И Д , то есть к |
затуханию колебаний выходного вала. |
быть постоянного или |
Напряжение на выходе У М может |
переменного тока (в зависимости от |
типа следящей систе |
мы). |
Б. Усилители мощности в следящих системах |
|
Чтобы перейти к изучению принципиальных схем следя щих систем, необходимо рассмоіреть устройство и принцип работы усилителей мощности.
В следящих системах чаще всего применяются электрон ные,, электромашинные и магнитные усилители мощности.
Э л е к т р о н н ы е у с и л и т е л и м о щ н о с т и |
* |
По принципу действия они аналогичны усилителям на ре |
зисторах и усилителям |
с нагрузкой |
в |
виде дросселя или |
трансформатора. Такие |
устройства |
рассматривались |
нами |
в предыдущих темах. |
у с и л и т е л и |
м о щ н о с т и |
(ЭМУ) |
Э л е к т р о м а ш и н н ы е |
ЭМ У — это генератор постоянного тока с продольно-по перечным магнитным полем. Конструктивно выполняется в виде двухполюсной машины с двумя парами взаимно пер пендикулярных щеток на коллекторе (рис. 8.21). Одна пара щеток (1-1) замкнута накоротко. Якорь усилителя приводит ся во вращение двигателем постоянного или переменного то ка. Двигатель и усилитель чаще смонтированы в одном кор пусе, йа одном валу.