2. ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ВЭИ

В электронном регуляторе напряжения ВЭИ для получения желаемой характеристики компаундирования применены трансформаторы тока и напряжения (рис. II 1.5). Результирующее напряжение на входе трансформатора измерительного элемента формируется трансформатором тока и напряжения. Отклонение напряжения от требуемого значения на входе трансформатора при изменении напряжения синхронного генератора вызывает изменение напряжения от установившегося значения на выходе трансформатора:

где — коэффициент трансформации.

Передаточную функцию трансформатора запишем в виде

Напряжение на выходе нелинейного моста определяется зависимостью

где — передаточный коэффициент моста.

Напряжение с выхода нелинейного моста поступает на четырехполюсник, состоящий из сопротивления и емкости Дифференциальное уравнение четырехполюсника можно представить в виде

где — напряжение, поступающее на сетку лампы (рис. II 1.5);

— постоянная времени четырехполюсника.

Подставляя зависимость (Х.48) в уравнение (Х.49), найдем передаточную функцию моста совместно с четырехполюсником в следующем виде: и

Числовое значение произведения коэффициентов можно определить, пользуясь статической характеристикой измерительного элемента (рис. Х.5). Для рабочего диапазона напряжений от 50 до 80 в имеем

Из принципиальной схемы электронного регулятора напряжения (рис. II 1.5) видно, что на сетку лампы о поступает разность двух напряжений

где — результирующее напряжение на сетке лампы; — напряжение обратной связи.

Рис. Х.5. Статическая характеристика измерительного элемента

Напряжение на выходе первого каскада электронного усилителя равно

где — коэффициент усиления первого каскада электронного усилителя.

Следовательно, передаточная функция электронного усилителя

Обозначив напряжение на выходе тиратронного усилителя передаточную функцию оконечного каскада можно записать в следующем виде:

где — коэффициент усиления оконечного каскада.

Рис. Х.6. Статическая характеристика усилителя

Числовое значение коэффициентов усиления первого и оконечного каскадов усилителя может быть определено по статической характеристике (рис. Х.6). Для линейного участка статической характеристики имеем

С выхода оконечного каскада усилителя напряжение поступает на обмотку возбуждения возбудителя, затем якоря генератора постоянного тока и обмотку возбуждения синхронного генератора. Дифференциальное уравнение для обмотки возбуждения

возбудителя, якоря генератора, питающего обмотку возбуждения синхронного генератора, запишем в виде

где — изменение напряжения на зажимах обмотки возбуждения генератора переменного тока;

— постоянная времени обмотки возбуждения генератора постоянного тока;

— постоянная времени обмотки возбуждения генератора переменного тока.

Передаточный коэффициент в дифференциальном уравнении можно найти по статической характеристике возбудителя (рис. Х.7).

Рис. Х.7. Статическая характеристика возбудителя

Рис. Х.8. Статическая характеристика генератора

Применив к уравнению преобразование Лапласа, получим выражение для передаточной функции возбудителя

где

Дифференциальное уравнение синхронного генератора запишем в виде [6]

Его передаточная функция, согласно уравнению имеет вид

где — передаточный коэффициент синхронного генератора;

— постоянная времени синхронного генератора. Передаточный коэффициент синхронного генератора может быть также определен по его статической характеристике (рис. Х.8).

В качестве корректирующего устройства в электронном регуляторе применена схема, состоящая из потенциометра конденсатора и сопротивления R (см. рис. III.5). Дифференциальное уравнение этого корректирующего устройства имеет вид

где — коэффициент обратной связи; — ток, протекающий по сопротивлению

Рис. Х.9. Структурная схема электронного регулятора напряжения

Продифференцировав уравнение (Х.59), получим

где

Согласно уравнению (Х.60) передаточная функция корректирующего устройства имеет вид

Итак, передаточные функции элементов системы определяются следующими формулами:

К этим формулам добавим уравнение сравнивающего элемента электронного регулятора [формулу (Х.51)], которое в операторной форме будет иметь вид

На рис. Х.9 изображена структурная схема электронного регулятора напряжения. По структурной схеме нетрудно найти

передаточную функцию всей системы с разомкнутой главной обратной связью:

Подставляя в формулу (X.64) выражения для передаточных функций элементов системы, получим

Передаточная функция замкнутой системы имеет вид