Рис. 6.7. Схема усилителя на

биполярном транзисторе

за роста температуры тока коллектора покоя

I_к..п возрастают ток эмиттера покоя I_э.п и падение напряжения на сопротивлении R_э, поскольку U_э.п = I_э.пR_э.

Так как напряжение U_б,п фиксировано делителем R₁ R₂, то с увеличением U_э.п происходит закрывание транзистора, что при­водит к уменьшению коллекторного тока. Происходит автомати­ческая балансировка режима работы транзистора в режиме покоя.

Введение сопротивления R_э изменяет работу каскада и при уси­лении переменного входного сигнала. Переменный ток эмиттера создает на этом сопротивлении падение напряжения U_э = I_эR_э, которое уменьшает усили-ваемое напряжение. Коэффициент уси­ления каскада

К= R_к/R_э.

Для исключения протекания переменного тока через сопро­тивление R_э его необходимо шунтировать сопротивлением С_э, при наличии которого общее сопротивление в цепи эмиттера



3. Поясните принцип работы в качестве серводвигателя двухфазного асинхронного двигателя с полым ротором.

В качестве серводвигателя переменного тока используют двух­фазный асинхронный двигатель небольшой мощности с полым ротором. Схема конструкции такого электродвигателя показана на рис. 8.9, а.

Рассматриваемый двигатель имеет две обмотки на статоре, оси которых смещены относительно друг друга на 90° (рис. 8.9, б). Одна такая обмотка питается от независимого источника переменного тока и называется обмоткой возбуждения, а напряжение на ней является напряжением возбуждения U_возб. На другую обмотку, на­зываемую обмоткой управления, подается входной сигнал U_упр переменного тока той же частоты, что и U_возб. Ротор, выполнен­ный в виде тонкостенного цилиндра, вращается в зазоре между статором и неподвижным сердечником магнитопровода.




а— схема конструкции; б— расположение обмоток статора; в— векторная диаграмма магнитных потоков

С помощью фазосдвигающей схемы осуществляется сдвиг фаз между магнитными потоками обмоток возбуждения и управления на ±90°           (рис. 8.9, в). При этом магнитные потоки обмоток созда­ют вращающееся магнитное поле, которое наводит токи в рото­ре. В результате взаимодействия наведенных токов и вращающего­ся поля создается крутящий момент двигателя. Направление этого момента зависит от фазы управляющего сигнала, т. е. при измене­нии фазы на 180° двигатель реверсируется. Изменение амплитуды управляющего сигнала вызывает пропорциональное изменение: скорости вращения двигателя.

Переходные процессы в рассматриваемом двигателе имеют та­кой же характер, как и в двигателях постоянного тока.
4. Приведите примеры реализации колебательного и апериодического 2-го порядка звеньев. Какова передаточная функция колебательного звена?


Типовые кривые разгона колебательного и апериодического 2-го порядка звеньев приведены на рис. 9.12. Различие приведен­ных кривых определяет соотношение коэффициентов Т₁ и Т₂ в исходном типовом дифференциальном уравнении: если    <4Т₁ то система ведет себя как колебательное звено, если же    ≥ 4Т₁ — как апериодическое звено 2-го порядка.

Из рис. 9.12 очевидно, что объекты, аппроксимируемые коле­бательным или апериодическим 2-го порядка звеном обладают свойством самовыравнивания, т. е. способностью самостоятельно восстанавливать состояние равновесия после возмущающего воз­действия.




Примером реализации колебательного звена может служить ме­ханическая система (колесная пара вагона), изображенная на рис. 9.13, а, а апериодического звена 2-го порядка — система из двух проточных прудов (рис. 9.13, б), в которой регулируемым пара­метром х_вых является уровень Н₂ воды во втором пруду.

По кривым разгона колебательного и апериодического звеньев легко найти значение коэффициента k в их передаточной функ­ции. Определить же коэффициенты Т₁ и Т₂ значительно сложнее.
5. Как определяется обобщенный интегральный средний квадрати-ческий показатель качества процесса регулирования?

Обобщенный интегральный среднеквадратичный показатель ка­чества J определяется интегралом (площадью подынтегральной фигуры) изменения в процессе регулирования выходного сигна­ла системы за период времени регулирования:



Здесь х_вых берется в квадрате, чтобы можно было просуммиро­вать как положительные, так и отрицательные отклонения вы­ходного сигнала.

Естественно, чем меньше динамическая, статическая ошибки и время регулирования, тем меньше показатель J, а следователь­но, выше качество работы САУ.
6. Какова функциональная зависимость выходных напряжений от угла поворота ротора СКВТ?

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор в синусном режиме работы используется только одна обмотка рото­ра — синусная w₂ (рис. 15.3, а). При включении в сеть обмотки возбуждения w₁ в ней появляется ток I₁ который создает магнитный поток возбуждения Ф_в. Сцепляясь со вторичной обмоткой w₂ магнитный поток возбуждения Ф_в индуцирует в ней ЭДС Е₂, кото­рая зависит от угла поворота ротора а. В режиме холостого хода, когда вторичная обмотка w₂ разомкнута (I₂ = 0), напряжение на выходе синусной обмотки равно

U₂=U_2maxsin a,                                                                 (15.1)

где U_2max — максимальное действующее значение напряжения на выходе синусной обмотки, соответствующее углу поворота ротора а = 90°.

При подключении нагрузки Z_нг к зажимам P1 —Р2 синусной обмотки в ее цепи появится ток I₂. Созданный этим током маг­нитный поток Ф₂ можно разложить на составляющие:

по продольной оси Ф_2d = Ф₂ sin а, направленную встречно магнитному потоку возбуждения Ф_в и оказывающую размагничи­вающее влияние на магнитную систему ВТ;

по поперечной оси Ф_2q = Ф₂ cos а, направленную перпенди­кулярно потоку возбуждения Ф_в и поэтому вызывающую его иска­жение (рис. 15.3, б).




Синусно-косинусный вращающийся трансформатор в синусно-косинусном режиме используются обе вторичные обмотки w₂ и w₃, смещенные в пространстве относительно друг друга на 90° (рис. 15.3, в). Зависимость напряжения U₂ на выходе обмотки w₂ от угла поворота ротора определяется выражением (15.1), а зависимость напряжения на выходе обмотки w₃ — выражением, учитывающим угловой сдвиг этой обмотки относительно обмотки w₂ на 90°:

U₃ = U_3maxsin(90° + а) = U_3max cos а,                                                     (15.3)

где U_3max — максимальное действующее значение напряжения в обмотке w₃ при ее соосном положении с обмоткой возбуждения w₁.

Из выражений (15.1) и (15.3) следует, что на выходе СКВТ получают два напряжения, одно из которых пропорционально sin а, а другое пропорционально cos а (рис. 15.3, г).

Обмотки w₂ и w₃ имеют одинаковые параметры (число витков и сечение обмоточного провода), поэтому максимально действую­щие значения напряжений этих обмоток также одинаковы:

U_2max= U_3max = (w₂/w_l)U₁                                                                        (15.4)

где U₁ — напряжение на входе СКВТ, т. е. на обмотке возбужде­ния w_l.

Таким образом, учитывая (15.4), выражения (15.1) и (15.3) запишем в виде

U₂ = (w₂/ w_l) U₁ sin а;

U₃ = (w₃/ w_l) U₁ cos а.                                                                            (15.5)
Список литературы

1.     Шишмарев В.Ю. Автоматика: Учебник для сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

2.     Кацман М.М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации: Учеб. пособие для студ. учреждений  сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.