Файл: Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник.pdf

Рис. 46. Упрощенная принципиальная схема измери­ тельного блока регулирующего прибора И-ІІІ-62

м

ДА

Ѵ Л Г \ Р Ѵ

Рис. 47. Характеристика фазочувствительного уси­ лителя

Рис. 48. Блок-схема электронного блока бесконт­ рольного регулирующего прибора

усилителя осуществляется напряжением переменного тока со вторичной обмотки Тр3 (кривая 1 на рис. 47). '

Если регулируемая величина соответствует заданному зна­ чению, то напряжение на первичной обмотке Трч Ѵвх равно нулю. На рис. 47 это видно на участке от 4 до 4 кривой 2. Выходное напряжение фазочувствительного усилителя Vвых на участке от 4 до 11 также будет равно нулю (кривая 4 на рис. 47).

При появлении в момент ti сигнала рассогласования Увх^О на базу транзистора 7\ будут попеременно поступать положи­ тельная и отрицательная полуволны входного сигнала УВхПри отрицательной полуволне ток I эмиттер — коллектор резко воз­ растает (кривая 3 на участке от ti до 4), и поэтому будет резко увеличиваться падение напряжения на сопротивлении нагрузки Rn и соответственно УВых усилителя.

При положительной полуволне транзистор «запирается», ток уменьшается почти до нуля и напряжение Ѵвых практически равно нулю (кривая 4 на участке от ti до 4)-

При увеличении сигнала рассогласования (на рис. 47 в мо­ мент времени от 4 до 4) выходное напряжение также возра­ стает, при изменении фазы сигнала рассогласования (на рис. 47 в момент времени от 4 до 4) изменяется фаза выходного нап­ ряжения. •

Таким образом, при появлении на входе фазочувствительного усилителя сигнала рассогласования на его выходе появляется однополупериодное напряжение ЕВых, пропорциональное по ве­ личине сигналу рассогласования, полярность которого соответ­ ствует знаку отклонения регулируемой величины от заданного значения.

Выходное напряжение фильтруется конденсатором Сд и ре­ зистором і?д, которые выполняют также роль демпфера.

Электронный блок регулирующего прибора РПИБ является

бесконтактным. Он содержит в основном полупроводниковые и магнитные элементы (рис. 48). Сигнал от измерительного блока поступает на вход усилителя постоянного тока 1, выходная ве­ личина которого пропорциональна входной величине, а знак за­ висит от знака входной величины. В модуляторе 2 сигнал уси­ лителя преобразуется в пропорциональное переменное напря­ жение, которое усиливается в усилителе переменного тока 3 и фазочувствительном каскаде 4. На выходе каскада 4 развива­ ется пульсирующее однополупериодное напряжение соответст­ вующего знака. Формирование пропорционально-интегрального закона регулирования обеспечивается введением отрицательной обратной связи 5. Усиление выходного сигнала до мощности, необходимой для управления магнитным усилителем, осущест­ вляется последней ступенью усилителя 6, выход которого под­ ключен на вход магнитного усилителя.

Первый каскад электронного блока (рис. 49) выполнен ба­ лансным фазоселективным на лампе 6Н1П (двойном триоде).

75

Обе половины лампы питаются от общей вторичной обмотки трансформатора Три Нагрузкой левой половины лампы Л яв­ ляется резистор Ru шунтированный емкостью Си нагрузкой правой половины — резистор Rz с емкостью Cz. Конденсаторы Сі и Cz сглаживают пульсации напряжения. Потенциометр Rv является корректором для балансировки анодных токов обеих половин лампы.

В состоянии равновесия, когда регулируемая величина соот­ ветствует заданному значению, сигнал Гвх на сетке левого триода равен нулю. Анодные токи / аі и / аz, а также напряжения Ѵні и Кн2 будут равны между собой. Напряжение между като­ дами лампы, равное разности напряжений Ѵщ и VBz, является выходным напряжением первого каскада.

При отклонении регулируемой величины от заданного значе­ ния на выходе каскада развивается напряжение постоянного тока, величина и фаза которого будут пропорциональны вели­ чине и направлению отклонения регулируемой величины от за­ данного значения. Напряжение с выхода 1-го каскада электрон­ ного блока подается на вход 2-го каскада — модулятора.

На рис. 50 представлены графики напряжений и токов в це­ пях первого каскада. На аноды обоих триодов подается сину­ соидальное переменное напряжение Ѵа, постоянное по ампли­ туде. Анодные токи Іщ и Іаг при Увх= 0 равны по величине и представляют однополупериодные импульсы синусоидальной формы. Эти токи создают на резисторах Ri и Rz падения напря­ жений Ѵні и Кнг, равные друг другу. Выходное напряжение каскада V также будет равно нулю.

Предположим, что в момент времени ti регулируемая вели­ чина скачкообразно изменилась. Тогда скачком изменится сиг­ нал постоянного напряжения УВх на сетке левого триода. При положительном сигнале ѴБХ на сетке анодный ток / аі увеличится и соответственно возрастет напряжение Ѵщ на резисторе Ru Так как это сопротивление шунтировано емкостью Сі, то нарастание напряжения будет происходить по экспоненте (с постоянной времени порядка 0,15 с). Выходное напряжение V имеет ту же форму, что и Ѵщ.

Модулятор (рис. 49) выполнен на полупроводниковом триоде Т2, который преобразует постоянное напряжение в переменное. Это переменное напряжение подается на модулятор от вторич­ ной обмотки питающего трансформатора Трь. В зависимости от знака полуволны переменного тока, поступающей на базу тран­ зистора, последний будет либо уменьшать (при положительных полуволнах), либо увеличивать ток эмиттер — коллектор тран­ зистора. Таким образом, в результате преобразования на выходе модулятора и соответственно на входе трансформатора Тр6 по­ явится переменное напряжение с частотой 50 Гц, амплитуда которого будет пропорциональна величине входного сигнала Квх, а фаза — полярности ѴБХ.

77

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора Тр3 по­ дается на первый каскад усилителя напряжения, выполненный на полупроводниковом триоде Т3. Питание коллекторной цепи триода поступает со вторичной обмотки трансформатора Тр7, переменное напряжение которого выпрямляется с помощью диода Ді.

Нагрузкой каскада является первичная обмотка трансфор­ матора Tps. Первый каскад усиления отличает его нелиней­ ная характеристика. Если амплитуда входного сигнала Ѵвх меньше определенного значения ѴВХ (А), коэффициент усиления каскада практически равен нулю и, следовательно, напряжение на первичной обмотке трансформатора также равно нулю. Если входной сигнал превышает значение Увх (А), то на выходе кас­ када появляется соответствующее пропорциональное -Квх напря­ жение. Величина А может изменяться потенциометром 7?д, вве­ денным в цепь базы транзистора Т3. Таким образом, с помощью потенциометра RA можно изменять «зону нечувствительности» регулирующего прибора.

Последующий каскад усилителя напряжения выполнен фазо­ чувствительным с раздельным входом на первичные обмотки трансформаторов Тр9 и Трі0 через выпрямители Дг и Д 3. Таким образом, к .коллектору триода Г4 прикладывается поочередно отрицательная полуволна напряжения со вторичных обмоток трансформаторов Тр9 и Трі0.

При совпадении фазы входного сигнала, поступающего со вторичной обмотки трансформатора Тр8 на базу триода, с фазой тока, протекающего через диод Д3, нагрузкой каскада будет обмотка 3 трансформатора Тра. При изменении фазы сигнала на 180° цепь коллектора будет замыкаться через обмотку 3 трансформатора Три. Для нормальной работы необходима точ­ ная фазировка цепей фазочувствительного каскада.

Выходные напряжения этого каскада индуцируются в зави­ симости от знака отклонения регулируемой величины во вто­ ричных обмотках Б или М трансформаторов Три и Тра. Эти об­ мотки вместе с диодами Д4 и Дъ, конденсаторами С4 и С5, трио­ дами Т5 и Тв образуют усилитель мощности.

Коллекторная цепь триода Г5 питается от вторичной обмотки трансформатора Ті3 через диод Де, а цепь триода Те— от транс­ форматора Три через диод Д7.

Появившееся на обмотках Б или М трансформаторов Три и Трі3 переменное напряжение выпрямляется диодом Д4 или Дъ и «открывает» соответствующий триод (Тъ или Тв). Конденсаторы С4 и Съ фильтруют переменные слагающие. При этом на выход­ ных клеммах 0—1 или 0—2 появляется напряжение ѴВЫх посто­ янного тока. К этим клеммам подключаются управляющие об­ мотки силовых магнитных усилителей для управления исполни­ тельным механизмом. Одновременно загорается соответствую­ щая сигнальная лампа ЛСб или ЛСШ.

78

Обмотки 1 трансформаторов Три и Тр12 соединены последо­ вательно таким образом, что они через конденсатор Сос подклю­ чены к сетке правого триода электронной лампы и к «земле». Эта цепь образует так называемую положительную обратную связь. Если напряжения в обмотках 3, а следовательно, и в обмотках 1 трансформаторов Три и Трі2 отсутствуют (когда регулируемая величина равна заданному значению), то сигнал положительной обратной связи, подаваемый на сетку правого триода, равен нулю.

При отклонении регулируемой величины от заданного зна­ чения в одной из обмоток 3 трансформаторов Три или Тр12 поя­ вится напряжение. При этом напряжение появится также в об­ мотках 1 и 2 соответствующего трансформатора. Это перемен­ ное напряжение от обмотки 1 приложится к сетке правого триода лампы таким образом, что оно будет находиться в про­ тивофазе с анодным напряжением правого триода. В этом слу­ чае анодный ток правого триода и соответственно падение нап­ ряжения ѴВ2 уменьшаются (см. рис. 50), что вызывает еще боль­ шее увеличение напряжения V на выходе первого каскада.

Процесс нарастания напряжения V до нового установивше­ гося значения происходит лавинообразно по релейному режиму, после чего система приходит в новое состояние равновесия, из которого ее выводит спустя некоторое время действие отрица­ тельной обратной связи.

Цепь отрицательной обратной связи, с помощью которой формируется ПИ-закон регулирования, включает обмотки 2 трансформаторов Три и Трі2, выпрямители Да и Д9, конденса­ торы С6 и С7, потенциометр Re, неоновую лампу НЛ, конденса­ тор Си, потенциометры Дти и -^имп. Неоновая лампа является нелинейным элементом и проводит ток при достижении разности потенциалов определенного значения (40—50 В). Эта цепь под­ ключена с одной стороны к «земле», с другой — через сопро­ тивление фильтра R<t>к сетке правого триода электронной лампы.

Как указывалось выше, при возникновении напряжения в одной из обмоток 3 трансформаторов Трп и Тр12 возбужда­ ется э. д. с. также в одной из обмоток 2 этих же трансформа­ торов.

С помощью диодов Да и Д9 переменные напряжения выпрям­ ляются (конденсаторы С6 и С7 фильтруют переменные состав­ ляющие).

Схема действия обратной связи приведена на рис. 51. В со­ стоянии равновесия, когда сигнал на входе электронного блока равен нулю (Ѵ Вх = 0 ) , анодные токи Іаі и Іа2 в лампе равны друг

другу и 7=0.

Предположим, что в момент времени t0 изменилось Квх на постоянную положительную величину. В этом случае будет воз­ растать анодный ток / аі левого триода, увеличится напряжение Ѵні и на выходе каскада появится напряжение V, которое обус­

80