Замкнутые системы
Там, где требуется по условиям работы точное поддержание уровня выходной величины, применяют замкнутые системы регулирования с отрицательной обратной связью (ООС). Здесь на вход системы, в данном случае на генератор, сигнал поступает не только от задающего устройства, но и от выхода. В системе поддержания неизменной скорости это будет сигнал от тахогенератора, соединенного с валом двигателя. Этот сигнал обратной связи имеет знак, обратный задающему, и вычитается из него. Результирующий сигнал, поступающий на вход системы, является разностью двух сигналов. (В сложных системах регулирования таких сигналов может быть несколько).
В этом случае потребуется специальный генератор, имеющий не одну, а две обмотки возбуждения, либо дополнительное суммирующее устройство. Для простоты изложения и понимания рассмотрим генератор с двумя обмотками. В этом случае и обмотки генератора должны быть рассчитаны на гораздо большие токи, как это станет ясно из дальнейшего объяснения. Дело в том, что так как сигнал обратной связи вычитается из задающего, а результирующий должен быть таким, чтобы обеспечить полное напряжение на генераторе, то, естественно, задающий сигнал (в нашем случае — ток в обмотках возбуждения) следует увеличить.
Для наглядности рассмотрим такой пример: чтобы скорость двигателя была 1000 об/мин (частота вращения), напряжение генератора должно быть 220 В и ток возбуждения его 10А. Если принять, что ток в обмотке обратной связи 20 А, то для того, чтобы результирующий ток был 10 А, в задающей обмотке должно быть 30 А.
Теперь, если из-за увеличения нагрузки или температуры скорость двигателя уменьшится, то уменьшается и напряжение тахогенератора, а значит и ток возбуждения в обмотке обратной связи. Но тогда немедленно возрастет результирующий ток. Например, ток в обмотке обратной связи стал не 20, а 18 А из-за уменьшения скорости двигателя. Результирующий ток при этом станет: 30-18 = 12 А вместо 10А. Напряжение генератора возрастет, а скорость двигателя поднимется до прежнего уровня.
Наоборот, если при сбросе нагрузки скорость двигателя станет возрастать, то возрастет и ток в обмотке обратной связи, например, до 22 А. Результирующий ток при этом уменьшится до 8 А, а скорость двигателя снизится опять до заданного уровня.
Таким образом, с помощью обратной связи скорость двигателя автоматически, без ручного вмешательства поддерживается неизменной.
Пример генератора с двумя обмотками возбуждения приведен для наглядности. В реальных системах автоматического регулирования используется обычный генератор с одной обмоткой возбуждения, которая питается от усилителя, на вход которого подаются и задающий сигнал и сигнал обратной связи, причем, обратных связей может быть несколько: по напряжению, току, положению механизма, частоте вращения и др.
