Автокомпенсатор переменного тока

В современной БКИА широко применяется автокомпенсатор переменного тока (рис. 2.40).

В качестве звена обратной связи в автокомпенсаторе (рис. 2.40) применен бесконтактный индукционный потенциометр (компенсатор), вырабатывающий компенсирующее напряжение. Потенциометр состоит из статора и ротора. Индукционный потенциометр вырабатывает напряжение переменного тока, пропорциональное углу поворота ротора. Статор включает обмотку возбуждения W_a, а ротор — измерительную обмотку W" (рис. 2.41).

Рис. 2.40. Структурная схема автокомпенсатора переменного тока:

Д — датчик; НУ — нуль-усилитель; РД — реверсивный двигатель; Ред — редуктор;

ОУ — отсчетное устройство; РУрегистрирующее устройство;

ИП — бесконтактный индукционный потенциометр (компенсатор);

ТГ — тахогенератор

Ротор потенциометра механически связан с валом фазочувствительного (реверсивного) двигателя РД. При угле поворота ротора а." = О потокосцепление между обмотками и W, отсутствует и выходное напряжение потенциометра (напряжение обратной связи) U₀ci ~ 0.

При повороте ротора относительно статора на угол а * 0 индуцируется ЭДС, пропорциональная углу поворота а" , т. е. t/oci = /(«»)•.

Работа автокомпенсатора заключается в следующем. Выходная цепь датчика Д включается встречно-последовательно с источником компенсирующего напряжения — роторной обмоткой компенсатора у входа нуль-усилителя НУ. При незначительном разбалансе схемы, т. е. при появлении ДU на входе усилителя, выходное напряжение усилителя U достигает номинального значения напряжения питания управляющей обмотки реверсивного двигателя РД (на рис. 2.42 представлена характеристика нуль-усилителя).

Реверсивный двигатель РД кинематически связан через редуктор Ред с компенсирующим потенциометром ИП (угол поворота ротора потенциометра а") и отсчетным (в ряде приборов и регистрирующим РУ) устройством ОУ (угол поворота оси ОУ с/).

В зависимости от фазы сигнала-разбаланса AU на входе нульусилителя двигатель поворачивает ротор потенциометра в ту или иную сторону и изменяет компенсирующее напряжение U₀ci в сторону уменьшения сигнала разбаланса AU.

На вход автокомпенсатора подастся сигнал от датчика в виде напряжения переменного тока: 11_л = U,"-sm (col + (р). Равновесие компенсационной системы наступает при со_Л = ип, ?/_шд= U_mm, <�Р&~ <�Рт ⁼ л, где со_а, U",_д, (р_:у — параметры измеряемого напряжения (частота, амплитуда, начальная фаза); (c)ци> U,"ип, <�Рт — параметры компенсирующего напряжения (t/oci). Условие со_д= <�Ии_п выполняется автоматически, т. к. и датчик, и потенциометр питаются от одной и той же сети. Требование <�р_д— <�рш~ л удовлетворяется соответствующим расчетом параметров датчика и компенсирующего потенциометра и противофазным включением этих элементов в схему. Таким образом, процесс компенсации переменного напряжения сводится к компенсации амплитуды напряжения (рис. 2.43).

Рис. 2.41. Характеристика нуль-усилителя НУ

Рис. 2.42. Электрическая схема потенциометра ИП

Рис. 2.43. Схема компенсации сигнала датчика (7_Д сигналом обратной связи Uqci.

В идеальном случае после окончания переходного процесса сигнал AU на входе нуль-усилителя станет равным нулю, и стрелка отсчстного устройства ОУ установится на отметке, соответствующей напряжению датчика. Однако в реальных условиях полной компенсации входного сигнала в установившемся режиме нс происходит. Статическая погрешность складывается из погрешности, обусловленной наличием зоны нечувствительности, несовершенством изготовления и другими моментами.

Наряду со статической погрешностью одной из основных характеристик автокомпенсационных приборов является динамическая ошибка, определяемая их быстродействием. Быстродействие прибора компенсационного типа измеряется обычно временем отклонения стрелки прибора от нижнего до верхнего предела измерения. Опытным путем установлено, что для контроля параметров процесса бурения достаточным является быстродействие в пределах грех секунд. При этом колебания с частотой 15 Гц практически не пропускаются прибором.

Другой важной динамической характеристикой автокомпснсационных приборов является качество переходного процесса. Для обеспечения устойчивости и хороших динамических качеств автокомпенсаторов применяются специальные меры, наибольшее распространение из которых получило введение гибкой отрицательной обратной связи по скорости вращения реверсивного двигателя. Наиболее широко применяемым способом введения такой обратной связи в автокомпенсаторах является использование тахогснсратора ТГ, кинематически связанного с исполнительным двигателем (РД) и включенного своей выходной цепью в измерительную цепь автокомпенсатора таким образом, что сигнал обратной связи Uoci ^ПР^И работе двигателя уменьшает сигнал разбаланса. При определенной глубине обратной связи, согласованной с инерционностью нагруженного двигателя автокомпенсатора, остановка двигателя происходит в положении компенсатора, при котором компенсационное напряжение точно уравновешивает входное напряжение (?/_д = Uoc) —