ELEMENTY REGULATORÓW ELEKTRYCZNYCH (A 4)

Transkrypt

1 ELEMENTY REGULATORÓW ELEKTRYCZNYCH (A 4)

2 1. Cel wiczenia. Celem wiczenia jest poznanie budowy i działania elementów regulatorów elektrycznych. W trakcie wiczenia zdejmowane s charakterystyki statyczne i czasowe tych elementów. 2. Wprowadzenie. Regulatory elektryczne zawieraj nastpujce elementy (skonstruowane najczciej na bazie wzmacniacza operacyjnego): zasilacz stabilizowany, elementy proporcjonalne, całkujce, róniczkujce, sumujce, wzmacniajce i przełczajce. Te elementy s umieszczone w kasetach zainstalowanych w szafach albo mieszcz si w indywidualnych obudowach Wzmacniacz operacyjny. Wzmacniacz operacyjny jest elementem o bardzo duym wzmocnieniu i opornoci wejciowej i małej opornoci wyjciowej. W regulatorach elektrycznych najczciej pracuj wzmacniacze objte sprzeniem zwrotnym, które nadaje im podane właciwoci Element proporcjonalny P-: Element proporcjonalny zbudowany jest ze wzmacniacza operacyjnego objtego sprzeniem zwrotnym składajcym si z oporników. Intensywno jego działania nastawia si pokrtłem zakresu proporcjonalnoci oznaczonym najczciej,,x p " wyskalowanym w procentach. Im wicej procent nastawimy tym mniej intensywnie działa element proporcjonalny Element róniczkujcy D-. Element róniczkujcy zbudowany jest ze wzmacniacza operacyjnego objtego sprzeniem zwrotnym składajcym si z oporników i kondensatorów (rzadziej cewek). Intensywno jego działania nastawia si pokrtłem czasu róniczkowania oznaczonym najczciej,,t d " wyskalowanym n.p. w sekundach. Im nastawimy dłuszy czas róniczkowania (wyprzedzenia) tym bardziej intensywnie działa element róniczkujcy. Poniewa idealny element róniczkujcy jest filtrem górnoprzepustowym, a wic wzmacnia szumy co uniemoliwia poprawn prac regulatora, w praktyce stosuje si element róniczkujcy rzeczywisty (element idealny z inercj) Element całkujcy I-. Element całkujcy zbudowany jest ze wzmacniacza operacyjnego objtego sprzeniem zwrotnym składajcym si z oporników i kondensatorów (rzadziej cewek). Intensywno jego działania nastawia si pokrtłem czasu całkowania oznaczonym najczciej,,t d " wyskalowanym n.p. w sekundach. Im nastawimy

3 dłuszy czas całkowania (zdwojenia) tym mniej intensywnie działa element całkujcy. Poniewa idealny element całkujcy moe wchodzi w stan nasycenia w regulatorach elektrycznych stosuje si zamiast idealnych elementów całkujcych elementy inercyjne o duej stałej czasowej. Ponadto czsto w regulatorze elektrycznym zainstalowany jest ogranicznik całkowania, który powoduje, e sygnał z elementu całkujcego, nie moe przekroczy nastawionej wczeniej czci maksymalnej wartoci sygnału wyjciowego regulatora Element przełczajcy: Jako elementy przełczajce w regulatorach elektrycznych pracuj najczciej przekaniki elektromagnetyczne lub elektroniczne. Przekanik kontaktronowy składa si ze szklanej rurki wypełnionej najczciej helem w której znajduj si ferromagnetyczne styki pokryte warstewk złota. Styki te mog by:,,normalnie otwarte, normalnie zamknite lub przełczne. na rurk ze stykami nasunita jest cewka. Przepływ prdu przez cewk powoduje zamknicie, otwarcie lub przełczenie si styków. Elementy przełczajce charakteryzuje: strefa nieczułoci,,n" i histereza,,h" które wyraa si w jednostkach mierzonych (n.p. voltach). Stref nieczułoci i histerez wyraon w procentach (maksymalnej strefy nieczułoci) oznacza si,,n" i,,h" Wzmacniacz mocy: Jeeli regulator ma bezporednio sterowa obiektem (n.p. grzałkami pieca) lub silnikiem nastawnika, na wyjciu takiego regulatora jest zainstalowany wzmacniacz mocy. Wzmacniacz moe by tyrystorowy lub tranzystorowy. W klasycznych wzmacniaczach tyrystorowych do bramki,,b" tyrystora doprowadzane s szpilkowe impulsy prdowe które powoduj,,zapłon" tyrystora (otwarcie drogi pomidzy anod,,a" i katod,,k" dla przepływu prdu roboczego). Tyrystor,,ganie" gdy napicie pomidzy anod i katod osiga warto blisk zero. Kt w którym tyrystor przewodzi nazywa si ktem przewodzenia,,". Kt nieprzewodzenia,," to kt w którym pomidzy anod i katod tyrystora nie płynie prd. Jeeli przebieg napicia zasilajcego jest opisany zalenoci: U(t) = U m sin( ωt) o okresie równym,,t", to wtedy; T=+.

4 3. Badania i pomiary Element inercyjny pierwszego rzdu o duej stałej czasowej pracujcy w regulatorze jako element całkujcy: U wyj t U wyj [s] [V] [V]

5 3.2. Przekanik kontaktronowy. Schemat stanowiska. 0/1 U zasilajce [V] Stan styków 0/1

6 3.3. Element proporcjonalny. R 1 R 2 U wyj Sprzenie I [V] U wyj [V] Sprzenie II [V] Uwyj[V] Przykład wykresu: U wyj [V] [V]

7 3.4. Tyrystorowy wzmacniacz mocy: Schemat: V W R obcienia -kt nieprzewodzenia [rad] 0,1 0,25 0,5 0,75 0,9 U-napicie na obcieniu P-moc w obcieniu [V] [W] Wykresy: P=f(); U= f() Literatura: U. Tietze, Ch. Schenk -,,Układy półprzewodnikowe".