Регулирующие органы

Регулирующие органы (РО) служат для управления подводом (отводом) вещества или энергии в объекты регулирования с целью изменения регулируемого параметра.

Рисунок 6.28. Схемы регулирующих органов

По роду протекающего вещества или энергии РО делят на пневматические, гидравлические и электрические.

Пневматические и гидравлические по конструктивному исполнению делят на клапанные одно - и двухседельные (рис. 6.28, а и б), поворотные заслонки (рис. 6.28, в), трехходовые клапана (рис. 6.28, г), клапанно-золотниковые (рис. 6.28, д) и золотниковые (рис. 6.28, е). Схема действия этих РО очевидна.

Входной координатой РО является перемещение штока или разворот золотника, выходной координатой – проходное сечение f или расход W рабочей среды под действием перепада давлений Δp.

Уравнение статики запишется в следующем виде:

где расход рабочей среды определится перепадом давлений на участке РО

Электрическими РО являются контакты электромагнитных реле и пускателей, транзисторы, тиристоры, электромашинные преобразователи и т. п.

Уравнение статики линейно связывает входную и выходную координаты, если РО представляет собою электронный прибор, или дискретно, если РО представлен контактами электромагнитного реле.

Электрические регулирующие органы получили широкое применение в системах судовой автоматики.

При проектировании регулирующих органов и в эксплуатации стараются обеспечить линейную зависимость между входной и выходной координатами.

Для того чтобы использовать положительные свойства автоматических систем с управлением по ошибке и по возмущающему воздействию, были предложены комбинированные системы автоматического управления (рис 6.29), где:

· g – задающее воздействие;

· f – возмущающее воздействие;

· y – управляемая величина.

Рисунок 6.29. Комбинированная система автоматического управления.

Такие системы нашли широкое применение в системах автоматического регулирования напряжения судовых синхронных генераторов. В электроэнергетике они получили название систем компаундирования.
Основным возмущающим воздействием для синхронных генераторов, вызывающим изменение величины напряжения генератора, является ток нагрузки генератора. При токовом компаундировании используется компенсирующий сигнал, зависящий только от величины тока. При фазовом компаундировании используется компенсирующий сигнал, зависящий и от величины тока, и от напряжения фаз.

Компаундирующее действие схемы рис. 6.30 зависит только от величины тока и не зависит от его фазы. Поэтому при индуктивной нагрузке это действие слабее, чем при активной нагрузке.

Рисунок 6.30. Система возбуждения с токовым компаундированием

Такое компаундирование называется токовым, и при этом постоянство напряжения U в пределах диапазона нормальных нагрузок удается сохранять с точностью до ±(5-10)%. Такая точность для современных установок недостаточна, и поэтому в схемах рис. 6.30 применяется дополнительный корректор или автоматический регулятор напряжения 11, который соединен с помощью трансформатора 10 с зажимами генератора, а также с установочным реостатом 8. Регулятор 11 реагирует на изменения напряжения U и тока I и питает постоянным током дополнительную обмотку возбуждения возбудителя 5. Он состоит из статических элементов (магнитный усилитель, насыщенный трансформатор, полупроводниковые выпрямители и др.). Подобная система возбуждения на современных судах давно не используется.

Типичная схема компаундированного генератора с самовозбуждением изображена на рис.6.31

Вторичная ЭДС параллельного трансформатора 3 пропорциональна U, а вторичная ЭДС последовательного трансформатора 5 пропорциональна I. Вторичные обмотки этих трансформаторов включены параллельно и ток возбуждения if ~ If зависит не только от величины тока нагрузки I, но и от его фазы, вследствие чего схема рис.6.31 называется схемой фазового компаундирования. Это позволяет усиливать компаундирующее действие системы возбуждения при индуктивной нагрузке генератора, поскольку индуктивная составляющая тока нагрузки генератора вызывает наибольшее падение напряжения.