книги из ГПНТБ / Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник

Если в качестве датчиков используются термопары, то при­ меняются измерительные блоки типа И-Т-62. Принципиальная схема такого блока (до трансформатора Тр2) дана на рис. 43.

В измерительном блоке компенсируется э. д. с. термопары ТП, которая подключается к регулирующему прибору через коробку холодных спаев КХС. При заданном значении температуры э. д. с. термопары компенсируется напряжением постоянного тока, получаемым в диагонали моста, который состоит из задат-

Задатчин

чика, резисторов Rsi—Д57 и RM. Резистор RM размещается в ко­ робке холодных спаев. Резисторы Д52 и R53 расположены на лицевой панели измерительного блока и являются сменными. Их величина определяет диапазон температур, в котором может работать данный измерительный блок.

Потенциометр Ru служит нуль-корректором измерительной схемы. Резистор Rsi определяет диапазон действия задатчика.

Стабилизированное напряжение э. д. с. термопары снима­ ется с диагонали моста, образованного резисторами Res—Reo и кремниевым стабилитроном До- Питание моста осуществляется от обмотки трансформатора Тр\ через диод ß 5. Резистор Reo ог­ раничивает ток заряда емкости С53. Медное сопротивление Re3 компенсирует влияние температурного дрейфа напряжения на стабилитроне Де­

то

Потенциометром Rei и резистором Rez устанавливается необ­ ходимое для работы моста напряжение. Наводки на линию от термопары до магнитного усилителя МУ фильтруются дроссе­ лем Др и емкостью С55. При отклонении регулируемой темпера­ туры от заданного значения на выходе моста появляется про­ порциональное этому отклонению напряжение постоянного тока (сигнал разбаланса схемы), полярность которого зависит от на­ правления отклонения.

Сигнал разбаланса измерительной схемы снимается с ем­ кости Съъ и усиливается с одновременной модуляцией магнит­ ным усилителем МУ, собранным на двух кольцевых магнитопроводах. Для питания обмотки МУ служит источник напряжения, состоящий из обмотки IV Трі и стабилитронов Д4 и Д ь, включен­ ных последовательно. В этом напряжении содержатся постоян­ ная и переменная составляющие. Поэтому обмотка каждого из магнитопроводов совмещает в себе функции первичной обмотки и обмотки подмагничивания. Эти обмотки вместе с корректором МУ R66 включены последовательно. Резисторы Re5, ^'es и коррек­ тор Ree предназначены для балансировки МУ. Потенциометром R&7 устанавливается ток в обмотках магнитопроводов.

Вторичная обмотка МУ, охватывающая оба магнитопровода, совмещает функции сигнальной и выходной обмоток.

Резистор Rei позволяет регулировать коэффициент усиления МУ\ емкость Сы является резонансной для частоты 50 Гц. Нап­ ряжение переменного тока подается с выходной обмотки МУ на вход трансформатора Тр2, который соединен с фазочувствитель­ ным усилительным каскадом.

При заданном значении регулируемой температуры напряже­ ние на выходе моста устанавливается равным нулю. ,При откло­ нении регулируемой температуры от заданного значения на вы­ ходе моста появляется пропорциональное этому отклонению нап­ ряжение постоянного тока, полярность которого зависит от направления отклонения.

Если в качестве датчиков системы регулирования одновре­ менно используются и термопары и индукционные, дифферен­ циальные или реостатные датчики, то для этой цели исполь­ зуются измерительные блоки типа И-Т2-62 (рис. 44).*

Схема измерительного блока И-Т2-62 отличается от схемы И-Т-62 включением последовательно с выходом измерительной части от термопар сигнала напряжения от датчиков переменного тока. Суммарный сигнал напряжения постоянного тока усили­ вается МУ и фазочувствительным каскадом на транзисторе. Для датчиков, работающих на переменном токе, предусмотрены

* Здесь и далее рассматриваются те части схемы измерительных блоков, которые имеют принципиальные отличия (до трансформатора Трг). Оставша­

71

Задатчик

Задатчик

Рис. 45. Принципиальная электрическая схема сравнения и преобразования сигналов измерительного блока И-С-62

две обмотки VI и VII Три два потенциометра «чувствительность» ^8і и і?82, шунтированных емкостями С57 и С58.

По принципу работы измерительная схема с датчиками пе­ ременного тока аналогична таковой в блоке И-ІІІ-62. Для ба­ лансировки сигнального напряжения переменного тока предус­ мотрен мост, образованный обмоткой ѴТрі и потенциометром «Корректор И». Суммарное напряжение демодулируется тран­ зистором Г2, опорное напряжение которого снимается с той же обмотки ѴТрі и.фильтруется емкостью С56. Последняя представ­ ляет собой два электролитических конденсатора, соединенных последовательно для работы на разнополярном напряжении. Резистор Rm задает ток базе транзистора Т2. Напряжение на резистор Rio подается последовательно с выходом измеритель­ ного устройства для термопар на вход МУ.

Для работы с одним термометром сопротивления предназ­ начен блок И-С-62 (рис. 45). Измерительное устройство пред­ ставляет собой мост переменного тока, выход которого подклю­ чен к фазочувствительному усилителю. Мост переменного тока состоит из термометра сопротивления ТС, измеряющего темпе­ ратуру в регулируемой точке, и резисторов Rie', Ri&, Rw.

В противоположные вершины моста переменного тока вклю­ чены соответственно задатчик с шунтом Rn и корректор Rs1 с" шунтом /?8оПитание моста осуществляется от потенциометра «чувствительность» Ra2 , который подключен к обмотке транс­ форматора Тр\.

Схема измерительного устройства выполнена таким образом, что при заданных значениях регулируемой температуры напря­ жение на его выходе равно нулю. При отклонении регулируемой температуры от заданного значения на выходе моста (клеммы Д —Е) появляется пропорциональное этому отклонению напря­ жение, фаза которого зависит от направления отклонения.

Грубая настройка моста на заданное значение регулируемой температуры производится сменным резистором Ru, величина которого должна быть равна величине сопротивления термо­ метра сопротивления при заданном значении регулируемой тем­ пературы. Точная настройка измерительного моста на заданное значение регулируемой температуры осуществляется корректо­ ром Rsi.

Чувствительность моста изменяется с помощью потенцио­ метра Rs2. Задатчик предназначен для изменения вручную за­ данного значения регулируемой температуры. Сменный резистор Rn, шунтируя задатчик, изменяет цену его деления.

Поясним теперь характер работы фазочувствительного уси­ лителя, для чего упростим схему измерительного блока по срав­ нению с полной схемой, приведенной на рис. 40. Такая схема представлена на рис. 46. Сигнал рассогласования ѴВх между мос­ тами датчика Д и задатчика 3d с помощью трансформатора Тр2 подается на вход фазочувствительного усилителя. Питание

73

Рис. 46. Упрощенная принципиальная схема измери­ тельного блока регулирующего прибора И-ІІІ-62

м

ДА

Ѵ Л Г \ Р Ѵ

Рис. 47. Характеристика фазочувствительного уси­ лителя

Рис. 48. Блок-схема электронного блока бесконт­ рольного регулирующего прибора

усилителя осуществляется напряжением переменного тока со вторичной обмотки Тр3 (кривая 1 на рис. 47). '

Если регулируемая величина соответствует заданному зна­ чению, то напряжение на первичной обмотке Трч Ѵвх равно нулю. На рис. 47 это видно на участке от 4 до 4 кривой 2. Выходное напряжение фазочувствительного усилителя Vвых на участке от 4 до 11 также будет равно нулю (кривая 4 на рис. 47).

При появлении в момент ti сигнала рассогласования Увх^О на базу транзистора 7\ будут попеременно поступать положи­ тельная и отрицательная полуволны входного сигнала УВхПри отрицательной полуволне ток I эмиттер — коллектор резко воз­ растает (кривая 3 на участке от ti до 4), и поэтому будет резко увеличиваться падение напряжения на сопротивлении нагрузки Rn и соответственно УВых усилителя.

При положительной полуволне транзистор «запирается», ток уменьшается почти до нуля и напряжение Ѵвых практически равно нулю (кривая 4 на участке от ti до 4)-

При увеличении сигнала рассогласования (на рис. 47 в мо­ мент времени от 4 до 4) выходное напряжение также возра­ стает, при изменении фазы сигнала рассогласования (на рис. 47 в момент времени от 4 до 4) изменяется фаза выходного нап­ ряжения. •

Таким образом, при появлении на входе фазочувствительного усилителя сигнала рассогласования на его выходе появляется однополупериодное напряжение ЕВых, пропорциональное по ве­ личине сигналу рассогласования, полярность которого соответ­ ствует знаку отклонения регулируемой величины от заданного значения.

Выходное напряжение фильтруется конденсатором Сд и ре­ зистором і?д, которые выполняют также роль демпфера.

Электронный блок регулирующего прибора РПИБ является

бесконтактным. Он содержит в основном полупроводниковые и магнитные элементы (рис. 48). Сигнал от измерительного блока поступает на вход усилителя постоянного тока 1, выходная ве­ личина которого пропорциональна входной величине, а знак за­ висит от знака входной величины. В модуляторе 2 сигнал уси­ лителя преобразуется в пропорциональное переменное напря­ жение, которое усиливается в усилителе переменного тока 3 и фазочувствительном каскаде 4. На выходе каскада 4 развива­ ется пульсирующее однополупериодное напряжение соответст­ вующего знака. Формирование пропорционально-интегрального закона регулирования обеспечивается введением отрицательной обратной связи 5. Усиление выходного сигнала до мощности, необходимой для управления магнитным усилителем, осущест­ вляется последней ступенью усилителя 6, выход которого под­ ключен на вход магнитного усилителя.

Первый каскад электронного блока (рис. 49) выполнен ба­ лансным фазоселективным на лампе 6Н1П (двойном триоде).

75

Обе половины лампы питаются от общей вторичной обмотки трансформатора Три Нагрузкой левой половины лампы Л яв­ ляется резистор Ru шунтированный емкостью Си нагрузкой правой половины — резистор Rz с емкостью Cz. Конденсаторы Сі и Cz сглаживают пульсации напряжения. Потенциометр Rv является корректором для балансировки анодных токов обеих половин лампы.

В состоянии равновесия, когда регулируемая величина соот­ ветствует заданному значению, сигнал Гвх на сетке левого триода равен нулю. Анодные токи / аі и / аz, а также напряжения Ѵні и Кн2 будут равны между собой. Напряжение между като­ дами лампы, равное разности напряжений Ѵщ и VBz, является выходным напряжением первого каскада.

При отклонении регулируемой величины от заданного значе­ ния на выходе каскада развивается напряжение постоянного тока, величина и фаза которого будут пропорциональны вели­ чине и направлению отклонения регулируемой величины от за­ данного значения. Напряжение с выхода 1-го каскада электрон­ ного блока подается на вход 2-го каскада — модулятора.

На рис. 50 представлены графики напряжений и токов в це­ пях первого каскада. На аноды обоих триодов подается сину­ соидальное переменное напряжение Ѵа, постоянное по ампли­ туде. Анодные токи Іщ и Іаг при Увх= 0 равны по величине и представляют однополупериодные импульсы синусоидальной формы. Эти токи создают на резисторах Ri и Rz падения напря­ жений Ѵні и Кнг, равные друг другу. Выходное напряжение каскада V также будет равно нулю.

Предположим, что в момент времени ti регулируемая вели­ чина скачкообразно изменилась. Тогда скачком изменится сиг­ нал постоянного напряжения УВх на сетке левого триода. При положительном сигнале ѴБХ на сетке анодный ток / аі увеличится и соответственно возрастет напряжение Ѵщ на резисторе Ru Так как это сопротивление шунтировано емкостью Сі, то нарастание напряжения будет происходить по экспоненте (с постоянной времени порядка 0,15 с). Выходное напряжение V имеет ту же форму, что и Ѵщ.

Модулятор (рис. 49) выполнен на полупроводниковом триоде Т2, который преобразует постоянное напряжение в переменное. Это переменное напряжение подается на модулятор от вторич­ ной обмотки питающего трансформатора Трь. В зависимости от знака полуволны переменного тока, поступающей на базу тран­ зистора, последний будет либо уменьшать (при положительных полуволнах), либо увеличивать ток эмиттер — коллектор тран­ зистора. Таким образом, в результате преобразования на выходе модулятора и соответственно на входе трансформатора Тр6 по­ явится переменное напряжение с частотой 50 Гц, амплитуда которого будет пропорциональна величине входного сигнала Квх, а фаза — полярности ѴБХ.

77

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора Тр3 по­ дается на первый каскад усилителя напряжения, выполненный на полупроводниковом триоде Т3. Питание коллекторной цепи триода поступает со вторичной обмотки трансформатора Тр7, переменное напряжение которого выпрямляется с помощью диода Ді.

Нагрузкой каскада является первичная обмотка трансфор­ матора Tps. Первый каскад усиления отличает его нелиней­ ная характеристика. Если амплитуда входного сигнала Ѵвх меньше определенного значения ѴВХ (А), коэффициент усиления каскада практически равен нулю и, следовательно, напряжение на первичной обмотке трансформатора также равно нулю. Если входной сигнал превышает значение Увх (А), то на выходе кас­ када появляется соответствующее пропорциональное -Квх напря­ жение. Величина А может изменяться потенциометром 7?д, вве­ денным в цепь базы транзистора Т3. Таким образом, с помощью потенциометра RA можно изменять «зону нечувствительности» регулирующего прибора.

Последующий каскад усилителя напряжения выполнен фазо­ чувствительным с раздельным входом на первичные обмотки трансформаторов Тр9 и Трі0 через выпрямители Дг и Д 3. Таким образом, к .коллектору триода Г4 прикладывается поочередно отрицательная полуволна напряжения со вторичных обмоток трансформаторов Тр9 и Трі0.

При совпадении фазы входного сигнала, поступающего со вторичной обмотки трансформатора Тр8 на базу триода, с фазой тока, протекающего через диод Д3, нагрузкой каскада будет обмотка 3 трансформатора Тра. При изменении фазы сигнала на 180° цепь коллектора будет замыкаться через обмотку 3 трансформатора Три. Для нормальной работы необходима точ­ ная фазировка цепей фазочувствительного каскада.

Выходные напряжения этого каскада индуцируются в зави­ симости от знака отклонения регулируемой величины во вто­ ричных обмотках Б или М трансформаторов Три и Тра. Эти об­ мотки вместе с диодами Д4 и Дъ, конденсаторами С4 и С5, трио­ дами Т5 и Тв образуют усилитель мощности.

Коллекторная цепь триода Г5 питается от вторичной обмотки трансформатора Ті3 через диод Де, а цепь триода Те— от транс­ форматора Три через диод Д7.

Появившееся на обмотках Б или М трансформаторов Три и Трі3 переменное напряжение выпрямляется диодом Д4 или Дъ и «открывает» соответствующий триод (Тъ или Тв). Конденсаторы С4 и Съ фильтруют переменные слагающие. При этом на выход­ ных клеммах 0—1 или 0—2 появляется напряжение ѴВЫх посто­ янного тока. К этим клеммам подключаются управляющие об­ мотки силовых магнитных усилителей для управления исполни­ тельным механизмом. Одновременно загорается соответствую­ щая сигнальная лампа ЛСб или ЛСШ.

78