Билет № 14

БИЛЕТ № 14

1. Реле времени с электромагнитным замедлением.

1.1.  Способы замедления отпускания якоря электромагнита

1.2.  Конструкция реле времени с электромагнитным замедлением

1.3.  Принцип действия реле времени с электромагнитным замедлением

Влияние напряжения питания и температуры на стабильность выдержки времени

Реле времени предназначены для задания выдержки времени до момента замыкания (размыкания) контактов.

Существуют различные технические реализации реле времени: электронные (аналоговые, цифровые), механические (пневматические, гидравлические), электромагнитные.

Электромагнитное реле времени (реле времени с электромагнитным замедлением) основано на использовании вихревых токов для замедления срабатывания электромагнитной системы.

Рис. 6.10 Электромагнитное реле времени

На магнитопровод 1 надета металлическая (медная) гильза 3, равнозначная короткозамкнутой обмотке с одним витком. Когда изменяется основной поток Ф0, созданный током катушки 2, в гильзе 3 наводятся вихревые токи, поток ФВХ от которых имеет направление, препятствующее изменению основного потока.

После затухания тока i2 в цепи устанавливается остаточный магнитный поток, определяемый кривой размагничивания материала магнитопровода и воздушным зазором. Возможны случаи, когда остаточный магнитный поток создает силу притяжения большую, чем сила, развиваемая пружиной. Происходит так называемое залипание якоря, когда якорь остается в притянутом положении после отключения питающей обмотки. Для устранения залипания на торце сердечника или якоря устанавливается тонкая немагнитная прокладка. Наличие этой прокладки обеспечивает фиксированный достаточно малый конечный зазор dк ≠ 0, что приводит к снижению остаточного магнитного потока и устранению залипания.

Выдержка времени при отпускании при прочих равных условиях определяется начальным потоком Фу уравнения. Этот поток определяется кривой намагничивания магнитной системы в замкнутом состоянии. Поскольку напряжение и ток в обмотке пропорциональны, зависимость Ф(U) повторяет в другом масштабе зависимость Ф(Iw).

Если система при номинальном напряжении не насыщена, то поток Фу сильно зависит от питающего напряжения. При этом выдержка времени также зависит от напряжения обмотки. Для независимости выдержки времени от питающего напряжения магнитная цепь электромагнитов делается сильно насыщенной. На рис. 6.11,а представлена кривая намагничивания магнитной системы Ф = f(U). В зоне насыщения колебания питающего напряжения на ±DU ведут к незначительному изменению установившегося потока Фу и колебанию времени отпускания в пределах от t1 до t2.

Вся рабочая зона лежит в области напряжений выше 0,5 Uном. При работе и ненасыщенной зоне U <0,5Uном даже небольшие колебания питающего напряжения приводят к значительному изменению потока Фу и выдержки времени на отпускание.

Рис. 6.11. Характеристика намагничивания магнитной системы и зависимость времени отпускания от напряжения питания

В разнообразных схемах автоматики, в которых используются электромагниты, напряжение на их питающие обмотки может подаваться кратковременно. В этом случае дли стабильности выдержки времени при отпускании необходимо, чтобы длительность приложения питающего напряжения была достаточна для достижения потоком установившегося значения. Это время называется временем подготовки или зарядки. Если длительность приложения напряжения меньше этого времени, то выдержка времени уменьшается. Время зарядки зависит от габаритов реле и составляет около 1 с.

На выдержку времени электромагнита влияет температура короткозамкнутой обмотки. Согласно (5.90)

,

здесь t – время отпускания; q – температура нагретой короткозамкнутой обмотки.

Заводы-изготовители гарантируют работу таких электромагнитов в диапазоне температур от – 40 до +60°C. Если температура короткозамкнутой обмотки равна окружающей, то при указанном изменении температуры сопротивление, а следовательно, и выдержка времени изменятся почти в 1,5 раза. В среднем можно считать, что изменение температуры на каждые 10°С ведет к изменению времени выдержки на 4 %. Зависимость выдержки времени от температуры является одним из основных недостатков электромагнитов с короткозамкнутой обмоткой.

Регулирование выдержки времени на отпускание реле осуществляется следующими методами:

изменением активного сопротивления короткозамкнутого витка, уменьшение его увеличивает время отпускания за счет увеличения постоянной времени и снижения скорости спадания потока;

изменением толщины немагнитной прокладки в воздушном зазоре (влияет на результирующую магнитную проводимость), уменьшение толщины увеличивает время отпускания, за счет снижения скорости спадания потока;

изменением натяжение противодействующей пружины.

2.  Система «Тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока». Принципиальная и структурная схемы. Уравнение статических механических характеристик. Торможение и реверсирование двигателя. Статические механические характеристики нереверсивного и реверсивного электропривода. Коэффициент мощности системы. Основные технико-экономические показатели регулирования. Достоинства и недостатки.

Система тиристорный преобразователь – двигатель (ТП – Д).

В системе ТП – Д двигатель постоянного тока независимого возбуждения питается от тиристороного преобразователя. Принципиальная схема системы изображена на рис.

Среднее значение выпрямленного напряжения ТП.

, где

U2 – действующее значение фазного напряжение вторичной обмотки питающего трансформатора (или сети в бестрансформаторных схемах).

m – число пульсаций выпрямленного напряжения;

a - угол задержки открывания тиристоров;

Ud0 – максимальное значение среднего выпрямленного напряжения при a=0.

Кривые выпрямленного напряжения с учетом явления коммутации вентилей, характеризуемой углам g, изображены на рис

Уравнение механической характеристики двигателя для любого режима работы

или

Т. к. , где , то

Отсюда следует, что в режиме непрерывного тока механические характеристики двигателя в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны характеристикам системы ГД.

При , получим уравнение статических характеристик

или

Уравнения статических механических и электромеханических характеристик двигателя для режима непрерывных токов можно представить и в следующем виде:

Семейство статических механических характеристик при различных a, изображено на рис. Это прямые, отсекающие на оси ординат отрезки, соответствующие скорости идеального холостого хода

Однако в действительности при раздельном управлении комплектами вентилей (в случае двух комплектного преобразователя) или при питании от однокомплектного ТП в области малых нагрузок ток становится прерывистым, причем при Uy=0 и среднее значение Ud становится . Появляется зона прерывистых токов, она тем больше, чем больше угол a.

Появление зоны прерывистого токов обусловлено тем, что в определенные промежутки времени мгновенное значение выпрямленного напряжения преобразователя становится меньше встречно действующей ЭДС двигателя, что видно из графика выпрямленного напряжения, и, как следует из уравнения равновесия ЭДС, разность Ud-e становится отрицательной. Ток должен изменить направление на противоположное. Но поскольку вентили обладают односторонней проводимостью, ток становится равным нулю. Вентили закрываются ток появляется вновь когда Ud станет больше е. При больших нагрузках несмотря на то, что в определенные промежутки времени мгновенное значение Ud становится меньше ЭДС двигателя, ток не прерывается, является непрерывным. Объясняется это тем, что при больших нагрузках запас электромагнитной энергии в цепи выпрямленного тока значительный. Возникающая при исчезновении тока ЭДС самоиндукции складывается с мгновенным выпрямленным напряжением ТП и в сумме они превышают ЭДС двигателя. Поэтому разность между этой суммой и ЭДС двигателя положительна и ток не прерывается. При малых нагрузках ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания тока и он прерывается.

Переходу от режима непрерывного тока к прерывистому соответствует режим начально-непрерывного тока, являющегося граничным между двумя указанными. Величина граничного тока зависит от угла a и параметров схемы
Граничные токи (моменты) лежат на дуге эллипса, смещенного по оси ординат на величину (см. рис. с механическими характеристиками).

Отметим, что если двигатель питается от нереверсивного ТП, то система электропривода становится неполноуправляемой, ибо ток может протекать только в одном направлении. Соответственно этому механические характеристики во втором и третьем квадранте не существуют.

При наличии зоны прерывистых токов электромеханические и механические характеристики в этой зоне не выражаются аналитически. Они напоминают механические характеристики двигателя последовательного возбуждения, как показано на рис. При уменьшении нагрузки скорость двигателя возрастает и увеличивается его ЭДС, являющаяся противодействующей, что вызывает уменьшение тока нагрузки преобразователя. Это приводит к уменьшению падения напряжения на внутренних сопротивлениях схемы, а также к уменьшению потерь среднего напряжения, обусловленного явлением коммутации. В связи с этим Ud возрастает. При идеальном холостом ходе двигателя исчезают падения напряжения на вентилях и внутренних сопротивлениях схемы и Ud повышается еще больше. Напряжение на двигателе (за время импульса тока) приближается к амплитуде питающего преобразователь напряжения переменного тока и скорость двигателя растет. Поэтому в зоне малых и нулевых нагрузок механические характеристики двигателя имеют мягкий характер, что и показано на графике. Скорость идеального холостого хода двигателя для этих характеристик могут быть определены из выражений:

при и

при

Здесь Е2ф. м – амплитуда фазной ЭДС вторичной обмотки питающего трансформатора или амплитуда фазного напряжения питающей сети (в бестрансформаторных схемах ).

DUВ – падение напряжения в вентилях.

Структурная схема системы ТП – Д имеет вид:

Двигатель в системе ТП – Д может работать во всех режимах. Двигательному режиму соответствует область в 1 и 3 квадратах, режиму динамического торможения соответствует характеристика, проходящая через начало координат при . Режиму противовключения соответствует область, заключенная между осью моментов и характеристикой динамического торможения. Режиму рекуперации соответствует область между осью ординат во 2 и 4 квадратах и характеристикой динамического торможения.

Торможение и реверсирование двигателя в системе ТП-Д и статические механические характеристики реверсивного вентильного электропривода

Реверс двигателя заключается в торможении до остановки и разгоне в противоположную сторону. В системе ТП-Д его можно осуществить:

а) изменением полярности питания двигателя при помощи реверсирующих контакторов или реверсирующих тиристоров по следующей схеме.

б) изменением направления магнитного потока двигателя при неизменном направлении тока якоря, что осуществимо при помощи реверсирующих контакторов в цепи возбуждения, как показано на следующей схеме.

в) Для электроприводов, где требуется максимальное быстродействие при реверсе, а также необходимость как двигательного, так и тормозного режимов при одном направлении вращения применяются ТП с двумя комплектами вентилей, каждый из которых служит для питания двигателя при одном направлении вращения, благодаря чему создается эффект двухсторонней проводимости преобразователя.

Как уже сказано выше, реверс заключается в торможении двигателя и разгоне его в противоположном направлении. Основным способом торможения в системе ТП – Д является торможение с рекуперацией энергии в сеть. В отличие от системы ГД этот режим не может быть получен только путем увеличения скорости сверх скорости идеального холостого хода. Хотя при w>w0 ЭДС двигателя станет больше Ud, ток в якорной цепи прервется, т. к. ЭДС двигателя будет приложена к вентилям преобразователя в направлении, противоположном их проводимости, и вентили закроются. Для рекуперации энергии в сеть необходимо преобразовать энергию постоянного тока, источником которой при w>w0 становится двигатель, в энергию переменного тока. Для этого ТП нужно перевести в инверторный режим. Практически для возможности торможения электропривода с рекуперацией энергии в сеть применяют два комплекта вентилей, включенных по мостовой схеме, как изображено на рис. и объединяют их управляющее устройство в один орган управления.

В выпрямительном режиме преобразователя активная составляющая Ia1 первой гармоники фазного тока совпадает по направлению с напряжением (ЭДС) фазы, а реактивная Ip1 – отстает на 90°. Следовательно, преобразователь потребляет из сети активную и реактивную мощность. Если j1 станет больше 90°, что при g=0 соответствует a>90°, то Ip1 , будет по прежнему отставать от Еф на 90°, а Ia1 будет направлен встречно с ЭДС фазы . В этом случае преобразователь будет отдавать в сеть активную мощность при одновременном потреблении реактивной мощности. Этот режим и является инверторным. В нем источником тока является ЭДС машины постоянного тока, которая превышает напряжение преобразователя.

Т. о. для получения инверторного режима работы ТП необходимо, чтобы a был больше 90°, т. е. необходимо заставить преобразователь путем увеличения угла a принудительно выпрямлять отрицательные полуволны питающего напряжения сети. Сам он не будет это делать, поэтому инверторный режим может иметь место только при принудительной коммутации. При этом изменится знак напряжения Ud.

Известно, что в цепи постоянного тока изменение направления передачи энергии обычно связано с реверсом тока. Но такой же эффект имеет место и при изменении знака напряжения, что видно из соотношения p=ui.

Т. к. вентили обладают односторонней проводимостью, то для изменения направления потока мощности при неизменном направлении тока нужно изменить знак напряжения, т. е. необходимо заставить преобразователь принудительно выпрямлять отрицательные полуволны питающего напряжения, что и делается для осуществления рекуперативного торможения двигателя.

Переход преобразователя из выпрямительного в инверторный режим можно проиллюстрировать с помощью временных диаграмм (без учета угла коммутации g).

При переходе в инверторный режим напряжение сети переменного тока и постоянного тока меняются ролями так, что вентили этого не замечают. Полярность напряжения на зажимах преобразователя и направление тока через вентили остаются неизменными. Выпрямитель, переходя в инверторный режим, продолжает выпрямлять напряжение сети переменного тока, но только его отрицательные полуволны. Угол управления в этом режиме отсчитывается влево от точки пересечения синусоид напряжения питающей сети в отрицательной области и называется, как известно, углом опережения b. Он равен b=p-a. Вместо угла коммутации g для инверторного режима принято использовать понятие угла запирания d=b-g или, иначе, угла запаса

В инверторном режиме ТП возникают те же падения напряжения, что и в выпрямительном режиме преобразователя. Однако они покрываются не за счет сети, а за счет источника постоянного тока т. е. двигателя. Поэтому заменяя в выражениях электромеханической и механической характеристик a на b и учитывая, что ток в якорной цепи при инверторном режиме преобразователя, следовательно, тормозном режиме двигателя, определяется разностью ЭДС двигателя и Ud преобразователя, действующего встречно относительно ЭДС двигателя и имеет противоположное направление по сравнению с током в двигательном режиме, уравнения электромеханической и механической характеристик двигателя в режиме рекуперативного торможения имеют вид:

Семейство механических характеристик, соответствующих различным углам b при питании двигателя от однокомплектного ТП, представлено на следующем рисунке. При малых нагрузках так же как и в двигательном режиме, имеют место разрывы тока и резкое изменение скорости.

В случае питания двигателя от двухкомплектного ТП при совместном их управлении и линейном согласовании электромеханические и механические характеристики реверсивного вентильного электропривода аналогичны характеристикам системы ГД, что и изображено на следующем рисунке. При совместном управлении комплектами вентилей, но не полном согласовании линейность характеристик нарушается и они выглядят так как изображено на следующем рис.

Электромеханические и механические характеристики реверсивного вентильного электропривода с раздельным управлением комплектами вентилей существенно зависят от способа согласования углов управления. При линейном согласовании в, частности, они имеют вид, показанный на следующем рис.

Для осуществления рекуперативного торможения электропривода с двумя комплектами вентилей необходимо закрыть вентили преобразователя , работающего в выпрямительном режиме, для чего достаточно установить угол и под действием ЭДС двигателя вентили закроются, и ток в якорной цепи станет равным 0. После этого (если управление не совместное ) необходимо подать на вентили второго преобразователя отпирающие импульсы с углом опережения b=bмин, что обеспечивает инверторный режим, при котором в якорной цепи появится ток, обусловленный разностью Е и Udu, совпадающий по направлению с Е двигателя. Знак электромагнитного момента изменится на противоположный и привод будет работать в тормозном режиме с рекуперацией энергии в сеть. Увеличивая b до 90° (см. характеристики ниже оси моментов) , можно снизить скорость практически до полной остановки привода.

При одном комплекте вентилей и реверсировании с помощью контакторов, для перехода в режим рекуперативного торможения запирают вентили преобразователя, устанавливая угол . Затем посредством реверсирующих контакторов переключают якорную цепь двигателя так, чтобы его ЭДС действовала в направлении прямой проводимости вентилей, и подают на них отпирающие импульсы, обеспечивающие инверторный режим преобразователя и тормозной режим работы двигателя.

Расчет статических механических характеристик в системе ТП-Д

Расчет характеристик системы ТП-Д без обратных связей выполняется по уравнению механической характеристики

; где

:

При m=6 Ud0=Ed0=2,34U2ф ;

При m=3 Ud0=Ed0=1,17U2ф ;

Коэффициент мощности и основные технико-экономические показатели вентильного электропривода

Важнейшим энергетическим показателем вентильного преобразователя и вентильного электропривода, является коэффициент мощности, который характеризует использование питающей системы. При синусоидальном U и I он равен косинусу угла сдвига по фазе между током и напряжением. В вентильных установках напряжение по форме кривой близко к синусоиде (в действительности кривая первичного напряжения несинусоидальна, что является следствием несинусоидальности потребляемого из сети тока). Кривая же тока резко искажена в/r. Поскольку в/r напряжения, созданные вентильным преобразователем в питающей системе, опережают по фазе на 90° создавшие их в/r тока, активная мощность этих гармоник равна 0. Активная мощность передается основной гармоникой напряжения, основной гармоникой тока, а также высшими гармониками активного тока вентильного преобразователя и в/r напряжения питающей системы, которые созданы другими источниками (другими ТП, дуговыми печами и т. п. ).

Активная мощность в/r не совершает полезной работы в вентильном электроприводе, а рассеивается в виде потерь, ухудшая КПД электропривода. Полезную работу совершает часть активной энергии основной гармоники, другая часть этой энергии также рассеивается в преобразователе и двигателе.

Отношение активной мощности к полной характеризует использование питающей энергосистемы и называется коэффициентом мощности вентильного электропривода.

Полная мощность, потребляемая преобразователем из сети первичного тока.

, где N – мощность искажения.

Т. к. ; , то

, где

nu, nI – коэффициенты искажения напряжения и тока, а n - коэффициент искажения мощности или просто коэффициент искажения.

В бестрансформаторных схемах при достаточной индуктивности в цепи выпрямленного тока

a=j1 и cosj1=cosa

В трансформаторных схемах

КПД системы ТП – Д

Учитывая, что числитель этого выражения ºw, можно написать

Анализ этого выражения и значения h показывает, что КПД системы ТП-Д зависит как от нагрузки двигателя на валу, так и от скорости при регулировании. В случае Mc=const со снижением w КПД уменьшается. Основные достоинства системы ТП-Д:

1.  Высокое быстродействие преобразователя, т. к. TП=0,01 с

2.  Более высокий КПД по сравнению с системой ГД

3.  Незначительная мощность управления

4.  Большой срок службы

5.  Малые габариты и вес преобразователя

6.  Простота осуществления резервирования и взаимозаменяемости блоков и узлов ТП

7.  При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы составляет ~ 2 Pдвиг, т. е. меньше, чем в системе ГД. При использовании реверсивного ТП она ~ равна мощности в системе ГД

Недостатки сиcтемы:

1.  Уменьшение коэффициента мощности преобразователя при уменьшении скорости

2.  Значительное искажение кривой тока, потребляемого преобразователем из сети

3.  Неминуемые при регулировании угла a колебания реактивной мощности, особенно при большой мощности электропривода, приводящие к колебаниям напряжения в питающей сети

3. Математические модели регуляторов СУЭП (типовые регуляторы класса «вход/выход»; принципиальные электрические схемы на основе операционных усилителей; передаточные функции регуляторов; переходные характеристики регуляторов).

Математические модели регуляторов СУ ЭП

Устройство управления (УУ) состоит из регуляторов, следовательно, для проектирования и исследования СУ ЭП необходимо иметь формальные модели этих регуляторов. В качестве регуляторов систем автоматизации и управления применяются электронные регуляторы на основе аналоговой и цифровой элементной базы, механические, пневматические, гидравлические, электропневматические регуляторы с той или иной характеристикой и т. п.

Независимо от технологического назначения регуляторов (регуляторов скорости, положения рабочего органа, давления, натяжения, температуры и т. д.) все они подразделяются на 2 больших класса:

- параметрические регуляторы класса «вход/выход» (П - , ПИ-, ПИД - и т. п. регуляторы );

- регуляторы состояния САУ (апериодические, модальные и т. п.). В отличие от регуляторов 1-го класса они контролируют все состояние системы либо ее некоторой части, т. е. имеют обратные связи по полному либо усеченному вектору состояния системы.

Первый класс регуляторов на функциональных схемах СУ ЭП обозначается в виде переходной функции, которую имеет данный регулятор, например в виде, приведенном на рис. 4.17а.

 

Регуляторы состояния (рис. 4.17б), в отличие от регуляторов класса «вход/выход» имеют как минимум обратную связь по вектору состояния. В общем случае они еще имеют входные задающие и возмущающие воздействия.

Рассмотрим наиболее часто применяемые в различных САУ параметрические оптимизируемые регуляторы класса «вход/выход».

Их можно представить в виде усилительного звена - операционного усилителя (рис 4.18).

 

Рис. 4.18. Функциональная схема регулятора класса «вход/выход»

 

Обозначения на схеме:

A1 - операционный усилитель;

Zвх, Z0 - комплексные сопротивления во входной цепи и в цепи обратной связи операционного усилителя.

На рис. 4.19. приведена принципиальная электрическая схема простейшего регулятора класса «Вход/Выход» с пропорциональнй структурой.

 

Рис. 4.19. Принципиальная электрическая схема регулятора класса «вход/выход»

 

Обозначения на схеме:

A1 - операционный усилитель;

Rз, R0, Rос - активные сопротивления соответственно в цепи задания, собственной обратной связи операционного усилителя и обратной связи регулятора;

Хз - сигнал задания;

Хос - сигнал обратной связи с датчика регулируемой координаты;

Yвых - выходной сигнал регулятора.

При математическом описании регуляторов применим следующую последовательность: принципиальная схема регулятора передаточная функция временная характеристика (реакция на единичное ступенчатое воздействие), т. е. переходная характеристика переходный процесс

изображение блок-схемы регулятора (функциональная схема).

1. Пропорциональный регулятор (П-регулятор).

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.19. Будем полагать, что на входе регулятора - сигнал ошибки регулирования Хвх, причем Хвх = Хз - Хос. При этом вместо двух резисторов RЗ и Rос используется один - Rвх.

Передаточная функция регулятора

(4.49)

Временная характеристика регулятора:

Увых(t)=КрегХвх(t).

Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.20.

Функциональная схема пропорционального регулятора приведена на рис. 4.21.

2. Интегральный регулятор (И-регулятор).

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.22.

Рис. 4.22. Принципиальная электрическая схема интегрального регулятора

Передаточная функция регулятора

(4.50)

где TИ - постоянная времени интегратора, TИ = RВХС0 .

Временная характеристика регулятора:

Увых(t)= Увых(0)+1/( RВХС0)Хвх(t)t.

Переходный процесс в регуляторе при нулевых начальных условиях (Увых(0)=0) будет иметь вид, изображенный на рис. 4.23.

Функциональная схема интегрального регулятора приведена на рис. 4.24.

3. Дифференциальный регулятор (Д-регулятор).

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.25.

Передаточная функция регулятора

(4.51)

где TД - постоянная времени интегратора, TД = R0СВХ.

Временная характеристика регулятора:

Увых(t)=TДd(t),

где d(t) - дельта-функция Дирака.

Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.26.

Следует отметить, что ограниченная полоса пропускания частот самих операционных усилителей не позволяет реализовать чистое (идеальное) дифференцирование. Функциональная схема дифференциального регулятора приведена на рис. 4.27.

4. Пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор).

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.28.

Передаточная функция регулятора

(4.52)

где KРЕГ - коэффициент передачи регулятора, KРЕГ = R0/RВХ;

TИ - постоянная времени интегратора, TИ = RВХС0 .

Временная характеристика регулятора:

Увых(t)= Увых(0) + ( KРЕГ + t/( RВХС0))Хвх(t).

Переходный процесс в регуляторе при нулевых начальных условиях будет иметь вид, изображенный на рис. 4.29.

Функциональная схема пропорционально-интегрального регулятора приведена на рис. 4.30.

Передаточную функцию пропорционально-интегрального регулятора часто представляют не в виде суммы двух слагаемых, а в виде так называемого изодромного звена

, (4.53)

где TИЗ - постоянная времени изодромного звена, TИЗ = R0C0 ,

TИ - постоянная времени интегрирования регулятора, TИ = RВХC0 .

ПИ-регулятор, включенный в структуру САУ, обеспечивает компенсацию одной большой постоянной времени объекта управления

1.  Пропорционально-дифференциальный регулятор (ПД-регулятор) Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.31.

Передаточная функция регулятора

(4.54)

где KРЕГ - коэффициент передачи регулятора, KРЕГ = R0/RВХ;

TД - постоянная времени интегратора, TД = R0СВХ.

Временная характеристика регулятора:

Увых(t)= KРЕГ Xвх(t) + TДd(t),

где d(t) - дельта-функция Дирака.

Переходный процесс в ПД - регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.32, функциональная схема регулятора приведена на рис. 4.33.

Рис. 4.32. Переходный процесс в ПД - регуляторе

6. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД -

регулятор)

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.34.

Передаточная функция регулятора

(4.55)

где KРЕГ - коэффициент передачи регулятора, KРЕГ = R0/RВХ + CВХ/С0;

TИ - постоянная времени интегрирования, TИ = RВХС0;

TД - постоянная времени дифференцирования, TД = R0СВХ.

Временная характеристика регулятора:

Увых(t)= Увых(0) + KРЕГ Xвх(t) + (1/TИP) Xвх(t) + TДd(t),

где d(t) - дельта-функция Дирака.

Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.35, функциональная схема приведена на рис. 4.36.

 

 

По аналогии с ПИ-регулятором ММ ПИД-регулятора часто представляют в виде изодромного звена второго порядка

, (4.56)

где ТИЗ,1 , ТИЗ,2 - постоянные времени изодромного звена; ТИЗ,1 = R0С0 , ТИЗ,2 = =RвхСвх.

ПИД-регулятор обеспечивает компенсацию двух больших постоянных времени объекта управления, обеспечивая интенсивность динамических процессов в САУ.