Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

разователи, элементы сравнения, усилители, исполнительные меха­ низмы (элементы), объекты регулирования, корректирующие элементы и элементы настройки. Дополнительно могут использоваться командо­ аппараты, аппараты защиты и контрольно-измерительные приборы.

Д а т ч и к и измеряют выходные (регулируемые) величины объек­ тов регулирования и могут преобразовывать, если в этом есть необхо­ димость, измеренные величины одной физической природы в другую

П р е о б р а з о в а т е л и служат для преобразования сигналов из одной формы в другую (например, переменного тока — в постоян­ ный, переменного тока одной частоты — в переменный ток другой частоты и т. п.). Преобразователи в системах автоматического регули­

дающего воздействия х (t) и регулируемой величины у {t). Получаемая на выходе элемента сравнения разность е (/) = х (/) — у (t) подается по цепи воздействия либо непосредственно на исполнительный меха­ низм, либо на исполнительный механизм через усилитель. Во многих системах автоматики элементы сравнения как таковые отсутствуют, являясь частью других устройств (например, в электромашинном усилителе его магнитная система может выполнять роль этого элемента, сравнивая магнитные поля двух обмоток, и т. п.).

У с и л и т е л и в системах автоматики предназначаются для усиления либо задающего воздействия x(t), либо разности е (/), если этих воздействий недостаточно для нормальной работы регулятора,

Широкое распространение получили магнитные, электромашинные, электронные, полупроводниковые и другие усилители.

И с п о л н и т е л ь н ы е м е х а н и з м ы предназначены для изменения регулируемых величин в требуемом направлении или под­ держания их в заданных пределах. Устройство исполнительного меха­ низма зависит от того, для какого объекта применяется САР. Так, для объектов, в которых необходимо регулировать температуру, исполни­ тельным механизмом будет нагревательное устройство, при создании

дел 1.1), — это устройства (среда), в которых необходимо поддержи­ вать в заданных пределах или изменять в заданном направлении пока­ затели процесса — регулируемые величины. Так, например, в обогре­ вателях для цыплят поддерживают постоянной температуру воздуха

с помощью которых в системы автоматики подаются задающие воздей­ ствия X (і). В качестве элементов настройки применяют потенциометры, сельсины, вращающие трансформаторы и т. д.

15

К о р р е к т и р у ю щ и е э л е м е н т ы в системах автоматики предназначаются для улучшения регулировочных свойств САР в целом

обеспечения защиты при аварийных режимах. Подачу различных команд и воздействий осуществляют через кнопки, командоаппараты, переключатели, конечные выключатели и др. Рать элементов защиты выпатняют тепловые реле, плавкие предохранители, автоматы, макси­ мальные токовые реле и др.

1Л. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Автоматическое поддержание заданного закона изменения пока­ зателей процессов в САР осуществляется с помощью обратных связен. Обратные связи подразделяют на жесткие и гибкие, отрицательные и положительные, главные и местные.

Рассмотрим назначение и принцип действия обратной связи на примере системы управления частотой вращения двигателя постоянного тока (см. рис. 2, б). Здесь двигатель Д является объектом регулирова­ ния, а частота вращения двигателя о> — регулируемой величиной. Для поддержания регулируемой величины в заданных пределах регу­ лирующее воздействие, поступающее на объект, формируется с учетом значения регулируемой величины. Тахогенератор ТГ, установленный на вал двигателя, измеряет значение регулируемой величины и преоб­ разовывает ее из частоты вращения двигателя в электрический сигнал— э. д. с. тахогенератора, которая сравнивается с напряжением £/„. Разность е между ними подается по цепи воздействия на регулируемый объект.

В этой системе тахогенератор ТГ осуществляет связь выхода сис­ темы автоматического регулирования частоты вращения двигателя Д с ее входом. Такая связь называется о б р а т н о й с в я з ь ю . Термин «обратная связь» возник потому, что направление действия этой связи противоположно ходу регулирующего воздействия, которое передается через элементы системы к объекту регулирования в прямом направлении. Если воздействие обратной связи, поступающее на вход системы, по знаку не совпадает со знаком задающего воздействия,

системы, по знаку совпадает со знаком задающего воздействия, то такая связь называется п о л о ж и т е л ь н о й о б р а т н о й с в я з ь ю .

Обратная связь, оказывающая влияние на работу САР как в устано­ вившемся, так и в переходном режимах, называется ж е с т к о й (она не выбирает режим работы, а действует на систему все время).

реагируют на приращения воздействий, поданных на их вход (как бы

16

■ 0

. О сг ал г і пг-гч

выбирают режим). Схемы наиболее распространенных гибких об­ ратных связей приведены на рис. 5. Гибкие связи, реагирующие на производные воздействий, называют д и ф ф е р е н ц и р у ю щ и м и , а на интегралы от воздействий — и н т е г р и р у ю щ и м и .

Если в системе автоматического регулирования выход системы соединяется с ее входом, то такая обратная связь называется г л а в ­

также бывают жесткими и гибкими и служат для улучшения регули­ ровочных свойств отдельных элементов, соединяя выход отдельного элемента с его входом. Часто такие связи называют к о р р е к т и ­ р у ю щ и м и , потому что они корректируют работу отдельных эле­ ментов или группы элементов. На рис. 6 приведена схема системы автоматического регулирования с наиболее типичными для многих систем регулирования элементами.

В некоторых системах регулирования часть элементов может или отсутствовать (например, усилители в системах прямого регулирования

или корректирующие элементы), или же конструктивно объединяться в одном и том же элементе.

1.е. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ ПО ВИДУ РЕГУЛИРУЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Регулирующий сигнал вырабатывается системой регулирования на основании задающего воздействия и сигнала с чувствительного элемента, измеряющего действительное значение регулируемой вели­ чины. Полученный таким образом регулирующий сигнал поступает на регулятор, который преобразовывает его в регулирующее воздейст­ вие исполнительного механизма. Исполнительный механизм заставляет регулирующий орган объекта принятъ такое положение, при котором регулируемая величина стремится к заданному значению. При работе системы происходит непрерывное измерение текущего значения регѵ-

лпруемои величины, поэтому регулирующий сигнал также S

вырабатываться непрерывно.

Однако регулирующее воздействие исполнительного механизма в зависимости от устройства регулятора может быть непрерывным или

= ГлРерЫВИСТЫИ хаРактеРНа Рис- 7>а представлена кривая откло­ нения Ау регулируемой величины у по времени от заданного значения

п ы в н п З еМеНИ0 В нижнеи Части РисУнка показано, как должно непре­ рывно меняться регулирующее воздействие Z. Оно находится в линей-

нои зависимости от регулирующего сигнала и совпадает с ним но фазе

когда существует регулирующее вѴействие! тРе „ 3 , Г е ) с я Jr,™

Г Г в е Г і да"СТШ,ТеЛЬНЫМ “ " Р « " « » ™ « зиачениег^регулируе-

18

Если в процессе работы системы автоматики регулирующее воз­ действие при непрерывном регулирующем сигнале прерывается в неко­ торые промежутки времени или подается в форме отдельных импульсов, то регуляторы, работающие по такому принципу, называются р е г у ­ л я т о р а м и п р е р ы в и с т о г о д е й с т в и я ( ш а г о в ы м и , или и м п у л ь с н ы м и ) . Принципиально возможны два способа фор­ мирования прерывистого регулирующего воздействия. На рис. 7, б и в

Рис. 7. Диаграммы основных видов регулирующих воздействий:

а — непрерывное; 6, в — прерывистое; г — релейное.

представлены графики прерывистого регулирующего воздействия при непрерывном отклонении Ду регулируемой величины. В первом случае регулирующее воздействие представлено отдельными импуль­ сами одинаковой длительности At, следующими через равные интер­ валы времени tt — t2 = t, при этом величина импульсов Z — f (t) пропорциональна значению регулирующего сигнала в момент форми­ рования регулирующего воздействия.

Во втором случае все импульсы имеют одинаковую величину Z — f(f) и следуют через равные интервалы времени tx — t2 = t, но имеют раз­ личную длительность At; при этом длительность импульсов зависит от значения сигнала регулирования в момент формирования регулирую­ щего воздействия. Регулирующее воздействие от регулятора передается

19