3. Способы повышения устойчивости работы системы генератор-угольный регулятор.

Устойчивость - одно из основных требований, предъявляемых к САР. Ввиду наличия в системе регулирования инерционных элементов, процесс регулирования обычно происходит с перерегулированием с затухающими колебаниями. Для повышения устойчивости в САР применяют гибкие ООС.

а). Стабилизирующий резистор R_ст включается в диагональ моста, плечами которого являются резистор температурной компенсации Ктк, обмотка электромагнита W_эм, угольный столб R_ус и обмотка возбуждения генератора ЩОВ (рис.__). Направление и величина тока в стабилизирующем резисторе зависят от потенциала точек А и Б. Потенциал т. Б при заданном напряжении остается неизменным, а потенциал т. А зависит от сопротивления угольного столба. При большом сопротивлении R_ус (столб разжат) потенциал т. А ниже потенциала т. Б. Ток в обмотке электромагнита в соответствии с законом Кирхгофа определяется формулой: I₁-I₀-I₂.

Пусть произошло уменьшение напряжения. Тогда уменьшится I₁ и угольный столб под действием пружины будет сжиматься. При этом потенциал т. А будет повышаться, I₂ уменьшаться, а I₁ увеличиваться, и якорь электромагнита с меньшей скоростью подойдет к новому положению равновесия. Это приведет к уменьшению перерегулирования, т.е. к повышению устойчивости.

Следует отметить, что стабилизирующее сопротивление действует как элемент ЖОС. Этот резистор работает не только в переходном, но и в установившемся режиме, увеличивает статистическую ошибку, т.е. снижает точность. Следовательно, с увеличением нагрузки при наличии Rст напряжение генератора уменьшается в большей степени, чем при отсутствии его. Это объясняется тем, что при увеличении нагрузки ток в обмотке электромагнита несколько увеличивается из-за тока в Rст и новое равновесие системы может наступить лишь при несколько пониженном значении напряжения генератора. Для того, чтобы уменьшить понижение напряжения с ростом нагрузки, в цепь стабилизирующего сопротивления включается выпрямитель так, чтобы ток через Rст мог протекать только от т. Б к т. А. Такое включение диода обеспечивает работу стабилизирующей цепи лишь при малых нагрузках и больших частотах вращения генератора, т.е. тогда, когда система менее устойчива.

б). Простейший стабилизирующий трансформатор имеет две обмотки: первичную W₁,заключенную параллельно обмотке возбуждения генератора, и вторичную W₂, включенную последовательно с обмоткой электромагнита регулятора (рис.__).

Работу стабилизирующего трансформатора можно представить следующим образом. Предположим, что возросло напряжение генератора. В результате этого увеличится ток в обмотке электромагнита и начнет увеличиваться сопротивление угольного столба и уменьшается ток в обмотке возбуждения. Это вызовет изменение тока в первичной обмотке трансформатора, вследствие чего во вторичной обмотке W₂ возникает ЭДС e₂, направленная встречно с напряжением обмотки электромагнита. При уменьшении напряжения генератора наводимая во вторичной обмотке ЭДС e₂ направлена согласно с напряжением обмотки электромагнита. Применение 2-х обмоточного трансформатора увеличивает длительность переходного процесса. Для повышения эффективности действия ГООС применяется дополнительная первичная обмотка W₁', включаемая в цепь нагрузки генератора. В этом случае при изменении тока нагрузки в обмотке W₂ наводится ЭДС e₂', способствующая более быстрому затуханию переходного процесса. Действительно, при сбросе нагрузки в обмотке W₂ наводится ЭДС e₂ и е₂', совпадающие по направлению с напряжением на обмотке генератора.

Т.о., в результате наличия ТС на ток обмотки регулятора влияет не только U_ген, но и скорость его изменения, т.е. осуществляется регулирование не только по параметру, но и по производной от параметра.

При применении в ТС дополнительной первичной обмотки, включенной последовательно с нагрузкой, вводится отр. ОС по производной от возмущения (тока нагрузки). Это улучшит протекание переходного процесса.

В большинстве случаев одновременно используют ЖОС и ГОС (т.е. резистор и трансформатор).