Таблица 10.3. Статические характеристики релейных устройств

Наииеиование релейного элемента

Статическая характеристика

Уравиеиия

Зоиа иечувст-ввтеяьюстя

I +У прн >0;

1 - К. прн х<0, или У У sign X

Двухпозици-ониое реле

с зоной нечувствительности

-ХоО

+ Y при X > о; если

- К. npH < o. ji>o 4- Уо при ж > - жо; I если

- Ув при ж < - жо 1 i < О

Идеальное трехпоанци-оииое реле

4- У при ж > ж ; О при I ж К жо! - У, при ж < - ж.

Трехпоаици-оивое реле с аоваив нечувствительности

-X -Xi-Xi

XiXz

-f У при ж > ж О при 1 < JC < Xti

- У, при ж < Ж1 4-Уо при ж>Ж1} Опри-ж,<ж<Ж1;

- У, приж4< -ж.

при >0 при ж < О

и коэффициент возврата . ад -й

вать тиристорные реверсивные преобразователи (см. разд. 3). Включение двигателя и его реверсирование обеспечиваются подачей напряжения на якорь двигателя с включением одной {LIM) нлн другой (i2Af) обмоток последовательного возбуждення даигателя.

В качестве корректирующих устройств в релейных следящих электроприводах используются тоже последовательные и параллельные устройства, как и в следящих электроприводах непрерывного действия (см. табл. 10.1). Последовательную коррекцию осуществляют дифференциаторы ADl, обеспечивающие введение в канал управлення первой производной от сигнала погрешности. Параллельная коррекция осущесталяется от тахогенератора BR1 (первая производная от б вых или от RR1 с ЛС-цепочкой (вторая производная от ввых)-

В релейных следящих электроприводах непрерывного действия, широко применяются даухфазные АД с короткозамкнутым и полым роторами.

Функциональная схема релейного следн-щего электропрнвода переменного тока с дау х-фазным АД приведена на рис. 10.24, а. Элементы схемы те же, что и в электроприводе

постоянного тока, хотя по устройству они могут быть несколько иными. Релейный элемент ЕК собирается на даух триггерах Шмидта, которые вместе с силовым преобразователем, работающим в релейном режиме, обеспечивают характеристику трехпозиционного реле.

Обмотки возбуждения L1M и управлевня L2M двигателя питаются от преобразователей напряжения. Прн использовании индивидуального источника питания и применении транзисторных ключей, выполненных в виде модуляторов переменного напряжения, обе обмотки прн включении релейного ьв&ютв питаются двухфазным напряженвюк п(фенен-ноготока прямоугольной формы.1Ъ№ле отключения реле (в зоне нечувствительности) обе обмоткн двнгатедя отключаются. Цри изменении знака ошиб кии переключшии релейного элемента фаза напряжения нв обмотке управлення {L2M) изменяется на я/2 и двигатель реверсируется. Питание элементов, такого электропривода осуществляетоюдаухфазно-го блока питания с магнтояолупроводии-ксвыми преобразователями У Ml, UM2.

Прн нспользшаннв тиристорного преобразователя с янтаннсш двигателя от сети пе-

ременного тока фазовый сдвиг напряжений обмоток возбуждения и управления осуществляется конденсатором С (рис. 10.24, б). При этом обмотка возбуждения может питаться от сети или от преобразователя UM. При питании ее от преобразователя коммутируются сразу обе обмотки и обе они отключаются в зоне нечувствительности релейного элемента.

высокочастотных колебаний. В этом случае релейный элемент линеаризуется, а система ведет себя, как система непрерывного действия [10.2]. Точность работы таких систем выше, а качество переходных процессов при этом оказывается хуже.

В электроприводах с трехпозициониым релейным элементом имеется статический режим покоя без автоколебаний, когда ре-

ив [-А1)1

лиМ11 ЕК о4

\AJ}2

Рис. 10.23. Функциональная схема релейного следящего электропривода постоянного тока.

Корректирующие устройства в релейных следящих электроприводах переменного тока осуществляются так же, как в электроприводах постоянного тока, ио при маломощных двигателях тахогенератор устанавливается на выходном валу редуктора.

1®

Рис. 10.24. Функциональные схемы релейного следящего электро прв воДа переменного тока.

Принципиальные схемы релейных следящих электроприводов приведены в [10.9].

Следящие электроприводы релейного действия получили широкое распространение из-за их простоты, большой надежности, экономичности и большего быстродействия по сравнению со следящими электроприводами непрерывного действия [10.9]. Недостатком релейных следящи х электроприводов явл яется наличие автоколебаний, возникающих при включении и отключеиии двигателя.

В электроприводах с двухпозициониым релейным элементом нет статического режима, а установившимся реясимом является режим автоколебаний. Точность работы таких систем определяется средним значением выходной величины и амплитудой колебаний относительно среднего значения. При высокой частоте автоколебаний амплитуда может быть очень малой, а точность высокой.

В таких системах обеспечивают вибра-циониую-линеаризацию нелинейного релейного элемента путем создания на его входе

лейный элемент находится в зоне нечувствительности, а его выходная величина У = 0. Когда такой режим желателен, его обеспечивают с помощью корректирующих устройств, выбирая их параметры из условия отсутствия автоколебаний. Однако при наличии зоны нечувствительности погрешность релейного следящего электропривода определяется ее шириной 6=А ( ,у, где Лп.у = us/8.

Синтез релейных следящих электроприводов и анализ динамических режимов проводятся методами гармонической линеаризации и припасовывания, изложенными в разд.9 [10.3]. Конечно, более точными методами анализа являются методы, использующие вычислительные машины.

10.3.3. Импульсные следящие электроприводы

В импульсных следящих электроприводах сигнал погрешности подается на импульсный элемент, осуществляющий квантование непрерывного сигнала ошибок по времени, превращая его в дискретный (импульсный) сигнал управления двигателем. Структурная схема импульсного следящего электропривода приведена на рис. 10.25. Измерительные устройства в ней используются те же, что и в следящих электроприводах непрерывного действия (потенциометры, сельсины, поворотные трансформаторы). Особенностью схемы является наличие в ней импульсного элемента и, выполненного в виде модулятора длительности импульсов ЩДИ), получающего на вход медленно изменяющийся непрерывный сигнал погрешности ил, усиленный усилителем постоянного трка А. МДИ вырабатывает на выходе последовательность прямоугольных разнополярных импульсов: скважность (относительное время импульса к периоду их следования) или длительность пропорцио-

нальна величине сигнала ошибки, а полярность-знаку погрешяости. Схемные решения МДИ очень разнообразны. Различны они по устройству для приводов постоинного и переменного тока. В иих используютси магнитные и полупроводниковые переключающие элементы, однако наибольшее распространение получили полупроводниковые триггеры 110.9]

Выходным каскадом управлении привода (преобразователь UM) ивляется импульсный усилитель мощности, выполняемый иа транзисторных или тирнсторных ключах, подающий иа двигатель напряжения в виде одао-или разиополяриых импульсов, обеспечивающих среднее зиачение скорости одного или

ZHZH34E?fflr-

Рнс. 10.25. Структурная схема импульсного сле. дящего электропривода.

другого знака. Вопросы импульсного регулироваиия скорости двигателей рассмотрены в разд. 4 [10.1, 10.9, 10.12].

Ограничение тока двигателя в импульсных электроприводах обеспечивается с помощью отрицательной обратной связи по току двигателя с отсечкой, воздействующей иа сигналы управлении силового преобразователя им (особеиио иа тиристориых преобразователях, имеющих СИФУ) или иа сигналы управления МДЙ (при ключевых силовых преобразователях). В этом случае МДИ и соответственно преобразователь изменяют относительную длительность импульсов иа двиЬтеле, снижая среднее значение напряжения и тока двигатели.

В качестве исполиительиых двигателей в импульсных следящих электроприводах используются те же двигатели постояииого и переменного тока, что и в следящих электроприводах непрерывного действия. При использовании ДПТ управление обеспечивается импульсным напряжением иа якоре или иа независимой обмотке возбуждения. В этом случае применяются мостовые преобразователи напряжения UM. При имеющейся возможности разделяют обмотки возбуждения на две иди используют вывод средней точки. UM выполняется по дифференциальной схеме усиления. При использовании двухфазного двигателя перемеииого тока формируемые разиополяриые импульсы управления обеспечивают импульсное напряжение иа обмотке управления двигателя L2M. Обмотка возбуждения двигателя L1M, как и в релейных следящих электроприводах при питании от индивидуального источника постояииого тока, питается переменным прямоугольным напряжением, формируемым устройством, аналогичным схеме питания обмотки управлении. Напряжение питания L1M сдввиуго по фазе относительно выходною напряжения МДИ

иа угол + л/2. При питании привода от источника или от сети переменного тока ОВ двигателя питается от того же источника, а сдвиг фазы напряжения обеспечивается конденсатором [10.9].

В импульсных следящих электроприводах используются те же корректирующие устройства, что в следящих электроприводах иёпрерывиого действия (см. табл. 10.1). Их сигналы вводятся в непрерывную часть системы. Сигналы параллельных корректирующих устройств (по скорости и ускорению) суммируются с сигналом погрешности иа выходе преобразователя UB, представляющего собой выход потеициометрических измерительных устройств или ФЧВ при использовании сель(5ииов, поворотных трансформаторов. Связь по ускорению осуществляемая ввиде положительной связи потоку нагрузки двигателя, может включаться иа вход МДИ. Последовательное корректирующее устройство AD, представляющее собой дифференциатор или цепочку RC, включается перед усилителем А.

Принципиальные схемы импульсных следящих электроприводов с двигателими постоянного и переменного тока приведены в [10.9].

В импульсных схемах управлеиия используются также импульсные последовательные и параллельные корректирующие устройства [l0.ll]. Оии включаются после импульсного элемента.

Основные достоинства импульсных систем управлеиия обусловлены прерывистым характером передачи сигналов в системе, что обеспечивает повышенную помехозащищенность и позволяет обеспечить многоточечное управление и многократное использование линий связи (10.11].

Процессы, происходящие в импульсных следящих электроприводах, определяются импульсным элементом. Обычио частота следования импульсов импульсного элемента выбирается значительно выше частоты пропускании непрерывной части системы, и тогда система эквивалентна по действию системе непрерывного действия. Дискретность работы импульсного эледгента в этом случае обеспечивает иа выходе непрерывной части (напряжение ив двигателе) высокочастотные колебания, связанные с частотой следования Импульсов, изложенные иа непрерывный сигнал. Эти колебания из-за ииерциоииости двигателя им ие воспринимаются. Исследовании таких систем проводятся методами непрерывных систем.

Если частота следования импульсов соизмерима с частотой полосы пропускании иепрерывиой части, то динамические режимы будут определяться работой импульсного элемента. Импульсные системы управлеиия электроприводами могут быть линейными и нелинейными. В зависимости от этого и при-меииются методы исследования таких электроприводов.

Методы анализа и синтеза импульсных следищих электроприводов приведены в [10,11, 10.12].