Корректирующие RC-контуры несущей частоты

Дифференцирующий мостовой Т-образный RС-контур несущей частоты. Схема симметричного мостового RC-контура несущей частоты показана на рис. 5.20, а. КПФ контура в режиме холостого хода

АФЧХ контура, построенная по выражению (5.26), имеет вид окружности, изображенной на рис. При при частоте На частоте , называемой частотой настройки, выходное напряжение совпадает по фазе с входным и имеет минимальное значение. Обычно контур подбором параметров (изменением сопротивления настраивается на несущую частоту При

Точная эквивалентная АФЧХ мостового Т-образного RC-контура, настроенного на частоту и имеющего параметры: изображена кривой 1 на рис. 5.21. На том же рисунке обычная АФЧХ контура показана кривой 2.

Точные логарифмические эквивалентные частотные характеристики Контура показаны кривыми 1 на рис. 5.22.

Рис. 5.20. Симметричный мостовой Т-образный контур (а) и его АФЧХ (б).

Рис. 5.21. (см. скан) Эквивалентная (1) и обычная (2) амплитудно-фазовые частотные характеристики мостового Т-образного -контура, настроенного на частоту

Как видно из эквивалентных частотных характеристик контура, последний сдвигает огибающую амплитудно-модулированного напряжения в сторону опережения в области низких частот, т. е. в области существенных частот спектра полезного сигнала САУ. Благодаря этому контур применяется для коррекции САУ.

Приближенные эквивалентные передаточные функции и ЛЧХ мостового Т-образного RC-контура несущей частоты в режиме холостого хода. Эквивалентная КПФ контура может быть получена в результате подстановки в формулу (5.25) значения из (5.26). После преобразования и упрощения получаем следующее приближенное выражение эквивалентной КПФ контура в режиме холостого хода, справедливое

Рис. 5.22. Эквивалентные логарифмические амплитудно- и фазочастотные характеристики мостового Т-образного RC-контура: 1 — точные ЛЧХ, 2 — приближенные ЛЧХ.

Рис. 5.23. Схема следящей системы, скорректированной с помощью дифференцирующего фазоопережающего мостового Т-образного RC-контура.

для области низких частот модуляции [17]:

где — частота настройки контура, равная несущей частоте.

Для построения эквивалентной ЛАЧХ контура находим частоты сопряжения: или в относительном масштабе

Приближенные, построенные на основании выражения (5.27), эквивалентные ЛЧХ, настроенного на частоту мостового контура со следующими параметрами: изображены на рис. 5.22 кривыми 2. Из рисунка

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

видно, что приближенные характеристики с отклонениями, не превышающими 3 дБ по ЛАЧХ и 5° по ЛФЧХ, совпадают с точными до частоты модуляции

Из формулы (5.27) следует, что величины могут изменяться, однако они связаны между собой таким образом, что каждому значению соответствует строго определенное значение причем большим соответствуют меньшие значения

В качестве примера на рис. 5.23 показана схема следящей системы переменного тока, в которой для коррекции использован дифференцирующий фазоопережающий мостовой Т-образный С-контур несущей частоты. На рисунке приняты следующие обозначения: ВС —-сельсин-датчик, BE — сельсин-приемник, М — двухфазный асинхронный двигатель, Ред — редуктор, ВВ — ведущий вал, ПВ — приемный вал, РМ — рабочий механизм.

В этой системе в качестве элемента сравнения использованы сельсины ВС и BE в трансформаторном режиме работы, а функции исполнительного двигателя и фазового дискриминатора, преобразующего амплитудно-модулированное напряжение управления в постоянную величину (момент вращения), изменяющуюся по закону изменения огибающей рабочей составляющей этого напряжения, выполняет двухфазный асинхронный двигатель М. Часто вместо асинхронного двигателя для этой же цели применяется универсальный коллекторный двигатель.

Наряду с мостовым Т-образным -контуром несущей частоты для коррекции САУ переменного тока применяются и другие RC и RLC-контуры несущей частоты. Из RC-контуров наибольшее распространение получил двойной Т-образный С-контур несущей частоты.

В табл. 5.2 [17] приведены схемы двойного и мостового Т-образных RC-контуров несущей частоты, их приближенные эквивалентные передаточные функции и логарифмические амплитудные характеристики, указан диапазон частот, в котором справедливы приближенные передаточные функции и логарифмические частотные характеристики.

Достоинства и недостатки дифференцирующих фазоопережающих контуров несущей частоты. Двойной и мостовой Т-образные С-контуры благодаря своей простоте нашли широкое применение в качестве корректирующих фазоопережающих устройств переменного тока в САУ. Однако этим контурам присущи существенные недостатки, ограничивающие их использование.

1. Контуры несущей частоты, как видно из эквивалентных частотных характеристик (см. рис. 5.21, 5.22), создают не только опережение огибающей, но в некотором диапазоне частот, расположенном сразу же за частотой модуляции Я, равной несущей частоте , вносят также отставание. Из-за этого применение контуров несущей частоты ограничивается системами автоматического управления, имеющими довольно низкие значения частоты среза поскольку необходимо, чтобы частота среза системы совпадала с областью частот, в которой контур вносит максимальное опережение.

2. Некоторые постоянные времени контуров фиксированы (постоянная

времени отставания у двойного контура) либо однозначно связаны между собой (мостовой контур), т. е. контуры имеют сравнительно «жесткие» ЛЧХ. Поэтому не всегда удается с помощью контуров несущей частоты скорректировать систему, так как требуемые постоянные времени корректирующего устройства могут иметь самые различные значения.

3. Контуры настраиваются на несущую частоту, в связи с этим их эквивалентные частотные характеристики, а следовательно, и характеристики систем, содержащих эти контуры, изменяются в зависимости от ухода несущей частоты; частотные характеристики также чувствительны к изменениям параметров контуров.

4. Кроме рабочей составляющей, на выходе контуров имеет место квадратурная составляющая, которая может вывести элементы системы из зоны линейности и тем самым уменьшить усиление рабочей составляющей.

5. Контуры, максимально ослабляя сигнал, без существенного затухания пропускают гармоники напряжения несущей частоты. Эти гармоники на выходе контуров имеют тем большее значение относительно сигнала, чем большую эквивалентную постоянную времени производной имеют контуры и чем сильнее напряжение несущей частоты отличается от идеальной синусоиды.

В работе [17] рассмотрены некоторые способы изменения в желаемом направлении эквивалентных частотных характеристик и улучшения показателей качества работы контуров несущей частоты (уменьшения чувствительности к уходу несущей частоты, уменьшения квадратурной составляющей), что позволяет расширить область применения этих простейших по своей схеме контуров, как корректирующих устройств систем управления.