Міністерство освіти та науки України Національний університет "Львівська політехніка" Інститут енергетики та систем керування НАЛАГОДЖЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАШИННОЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ІНСТРУКЦІЯ до лабораторної роботи №3 з курсу ”Теорія автоматичного керування” для студентів базового рівня 6.0922 “Електромеханіка” Львів 2002   Налагодження та дослідження електромашинної системи автоматичного регулювання напруги генератора постійного струму. Інструкція до лабораторної роботи № 3 з курсу "Теорія автоматичного керування" для студентів базового рівня 6.0922 “Електромеханіка”"/ Укл. О.Ю.Лозинський, В.Б.Цяпа, Л.Ф.Карплюк - Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2002.- 6 с. Укладачі О.Ю.Лозинський, д-р техн. наук, проф. В.Б Цяпа, ст. викл. Л.Ф.Карплюк, асистент Відповідальний за випуск О.Ю.Лозинський, д-р техн.наук, проф. Рецензенти: Б.Я.Панченко, канд. техн. наук, доц. Я.Ю.Марущак, канд. техн. наук, доц. шляхом підсумовування ампер-витків AW обмоток завдання L1G2 і зворотного зв’язку за напругою L2G2. Різниця ампервитків, яка при цьому виникає, служить регулюючим сигналом для електромашинного підсилювача G2. Величина жорсткості зворотного зв’язку регулюється потенціометром П2. Обмотка L3G2 включена на вихід стабілізуючого трансформатора TV. На цій обмотці реалізується гнучкий від’ємний зворотний зв'язок за напругою електромашинного підсилювача.
Рис.3.2. Принципова схема експериментальної установки. -6-   4. Методичні вказівки. Для узгодження дії обмоток L1G2 і L2G2 необхідно при розімкненому вимикачі S2 встановити деяке значення напруги генератора G1 (30-50 В). Після того, замкнути вимикач S2 і, посунувши повзунок потенціометра П2 із нульового положення, слідкувати за зміною величини напруги генератора. Покази вольтметра V3 повинні зменшуватися. Якщо покази вказаного вольтметра зростають, то необхідно змінити полярність на обмотці L2G2. Максимальна величина коефіцієнта max визначається величиною допустимого значення струму обмотки завдання L1G2, яка витримує, як правило, п’ятикратне перевантаження. Величина  при будь-якому положенні повзунка потенціометра П2 визначається по формулі (3.5) з допомогою попередньо визначеного коефіцієнта підсилення k розімкненої системи. Для визначення кр необхідно при незмінному завданні встановити таке положення повзунка потенціометра П2, при якому система буде находитись на грані стійкості, тобто не спостерігатимуться коливання напруги. Слід також пам’ятати, що при значному збільшенні Uз не можна розмикати вимикач S2, тому що можуть виникнути недопустимі перенапруги на G2 і генераторі G1. Результати вимірів занести в таблицю. -7- 1.Теоретичні пояснення. Системою автоматичного управління за відхиленням називається замкнута динамічна система, в якій вимірюється різниця між фактичним і заданим значенням регульованої величини і в залежності від величини і знаку цієї різниці автоматично формується така дія, яка приводить до зменшення останньої до величини, яка визначається точністю регулювання. В залежності від параметрів системи можна отримати певну точність регулювання, тобто в тій чи іншій мірі виключити вплив збурюючих факторів. Під збурюючими факторами розуміємо дію, яка порушує задані зв’язки між сигналом управління і регульованою величиною. Структурна схема системи автоматичного регулювання напруги генератора представлена на рис.3.1.
Рис.3.1. Структурна схема системи автоматичного регулювання напруги генератора Задаючою величиною в цій схемі служить напруга Uз, регульованою величиною є напруга генератора Uг, а збурюючою дією є струм навантаження Iя. Коефіцієнт (, який характеризує величину жорсткості зворотного зв’язку, називається коефіцієнтом зворотного зв’язку. У випадку розімкненої системи зворотного зв’язку можна записати Eг= k · Uз де Eг – електрорушійна сила генератора, В; k – коефіцієнт підсилення розімкненої системи. Вхідна напруга в цьому випадку рівна Uг = Eг – Iя·Rя (3.1) -3-   де Rя – опір якоря генератора. При Iя = 0 отримаємо Uг = k · Uз. У випадку замкнутої системи автоматичного регулювання можна написати такі рівняння Uг = Eг – Iя·Rя = k · Uвх – Iя·Rя. (3.2) Uвх = Uз – Uзз.н =Uз – ( · Uг (3.3) Розв’язавши рівняння (3.2) і (3.3) отримаємо
; (3.4) При Iя=0 отримаємо величину напруги холостого ходу
. (3.5) Рівняння (3.1) і (3.4) описують відповідно зовнішню характеристику генератора без автоматичного регулювання (1) і при наявності автоматичного регулювання (2) (рис.3.2). Тангенси кутів ( і ( характеризують коефіцієнти жорсткості відповідних зовнішню характеристик генератора. Із рівнянь (3.1) і (3.4) tg( = Rя tg(=
, або tgy= tg((
Таким чином, жорсткість характеристики, а значить і точність регулювання буде тим більша, чим більше значення k або чим більший коефіцієнт зворотного зв’язку . Проте збільшення при заданому коефіцієнті підсилення розімкненої системи негативно впливає на стійкість системи. При деякому значенні коефіцієнта (, яке перевищує -4-   (кр, система стає нестійкою, появляються незатухаючі коливання. Критичне значення коефіцієнта зворотного зв’язку (кр можна збільшити шляхом ввімкнення гнучкого зворотного зв’язку, який можна реалі-зувати, наприклад, з допомогою стабілізу-ючого трансформа-тора ввімкненого на вихідну напругу елек-тромашинного підси-лювача. Метою даної роботи є дослідження статичних і динаміч-них режимів роботи системи автоматичного регулювання напруги генератора. 2. Програма роботи. Зібрати схему експериментальної установки і узгодити дію обмоток L1G2 і L2G2. Зняти зовнішню характеристику генератора G1 при розімкненому зворотному зв’язку для Uг xx=Uн і визначити коефіцієнт підсилення k розімкненої системи . Зняти зовнішні характеристики генератора Uг =f(Iя) для випадку замкнутої системи при Uг xx=Uн і ( =(макс, ( =0,3(макс, ( =0,7(макс.. Визначити величину (кр для замкнутої системи. Прослідкувати процес зміни регульованої величини при розмиканні, замиканні і зміни полярності стабілізуючого зв’язку при ( >(кр. Оформити звіт по роботі. 3. Опис установки. Принципова схема експериментальної установки приведена на рис.3.3. Об’єктом регулювання в цій системі є генератор G1, а регулятором – електромашинний підсилювач G2. Порівняння заданого значення напруги генератора і його фактичного значення відбувається -5-