Магнитные усилители с самонасыщением
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Магнитный усилитель
1.1 Принцип работы магнитного усилителя
1.2 Классификация и принцип действия магнитных усилителей
1.3Магнитные усилители с самонасыщением
1.4 Магнитные усилители с обратными связями
1.5Двухтактные магнитные усилители
1.6 Виды магнитных усилителей по ГОСТ 17561-84
1.7. Применение магнитных усилителей
2. Расчет магнитных усилителей
2.1 Теория расчета магнитных усилителей
2.2 Расчет магнитного усилителя
Заключение
Список использованных источников и литературы
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена изучению магнитного усилителя и его применению.
Магнитный усилитель – это статическое аппарат, предназначенный для управления величиной переменного тока посредством слабого постоянного тока. Применяется в схемах автоматического регулирования электродвигателей переменного тока.
Цель работы заключатся в изучении магнитного усилителя и расчете одного из разновидностей.
1. МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
1.1 Принцип работы магнитного усилителя
Это усилитель электрических сигналов, основанный на использовании присущей ферромагнитным материалам нелинейной зависимости магнитной индукции от напряжённости магнитного поля.[1] Статический аппарат, предназначенный для управления величиной переменного тока посредством слабого постоянного тока. Управляемыми элементами в магнитном усилителе являются индуктивности катушки с ферромагнитными сердечниками, в которых действуют 2 переменных магнитных поля; одно изменяется с частотой источника питания, другое — с частотой усиливаемого сигнала.
|
|
|
Рисунок1 - Схема простейшего магнитного усилителя:
U — переменное напряжение; Rн — сопротивление нагрузки; W1 — первичные обмотки; W2 — вторичные обмотки; МС — магнитные сердечники; = U — постоянное напряжение; i1 — ток в первичной обмотке; i2 — ток во вторичной обмотке (усиливаемый сигнал).
Работа магнитного усилителя основана на нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода. На крайних стержнях магнитного усилителя находится рабочая обмотка , которая состоит из двух катушек, соединённых последовательно. На среднем стержне размещается обмотка управления из большого количества витков W=. Если ток в неё не подаётся, а к рабочей обмотке, соединённой последовательно с нагрузкой, подведено переменное напряжение U~, то из за малого количества витков W~ магнитопровод не насыщается, и почти всё напряжение падает на реактивном сопротивлении рабочих обмоток Z~. На нагрузке в этом случае выделяется малая мощность.
1.2 Классификация и принцип действия магнитных усилителей
|
|
|
Магнитным усилителем называется усилитель электрических сигналов, действие которого основано на использовании нелинейности характеристик ферромагнитных материалов[2]. Магнитные усилители применяются в разнообразных устройствах: от точных измерительных приборов до схем автоматического управления крупными производственными агрегатами (прокатными станами, экскаваторами и т.п.). Широкое применение магнитных усилителей определяется рядом их достоинств:
- большим сроком службы, высокой надежностью, простотой эксплуатации;
- широким диапазоном усиливаемых мощностей: от 10-13... 10-6 Вт до несколько десятков и даже сотен кВт; постоянной готовностью к работе;
- возможностью суммировать на входе несколько управляющих сигналов;
- значительной перегрузочной способностью; пожаро- и взрывобезопасностью;
- стабильностью характеристик в процессе эксплуатации. Магнитные усилители различают по следующим признакам: виду статической характеристики - однотактные (нереверсивные) и двухтактные (реверсивные);
- способу осуществления обратной связи (ОС) - без ОС и с ОС (внешней, внутренней, смешанной);
- форме кривой выходного напряжения - с выходом на несущей или удвоенной частоте, на постоянном или выпрямляемом токе и т.д.;
|
|
|
- способу включения нагрузки - с последовательным и параллельным включением нагрузки и рабочих обмоток;
- числу и конструкции сердечников в однотактной схеме - с одним двухстержневым или тороидным сердечником, с двумя сердечниками, трехстержневым и четырехстержневым сердечниками;
- способу осуществления смещения - постоянным или переменным током и шунтированием выпрямителей ОС;
- режиму работы - линейные (или пропорциональные) и релейные.
Простейшие магнитные усилители без ОС выполняются в виде двух одинаковых трансформаторов. Рабочие обмотки этих трансформаторов с числом витков wр включаются последовательно с источником питания переменного напряжения U (Рисунок 1). Управляющие обмотки с числом витков wy включаются встречно относительно рабочих обмоток для устранения трансформаторной связи между цепями, образуемыми управляющими и рабочими обмотками. Усиливаемый сигнал постоянного тока Iу поступает в управляющие обмотки wy трансформаторов и вследствие нелинейного характера кривой намагничивания сердечников вызывает уменьшение их магнитной проницаемости и пропорциональное уменьшение индуктивности L1 рабочих обмоток.
|
|
|
Устройство, имеющее схему, приведенную на (Рисунок 1), часто называют дросселем насыщения или управляемым дросселем, так как, изменяя степень магнитного насыщения его сердечников путем подмагничивания их постоянным током, можно в широких пределах изменять индуктивность рабочих обмоток. Нагрузка RH, показанная на рисунке пунктиром, включается в цепи переменного тока параллельно или чаще последовательно с управляемой индуктивностью.
Токи I1 и I2, протекающие соответственно в рабочей и управляющей обмотках трансформаторов, создают магнитные поля, которые в течение одного полупериода переменного тока в одном из сердечников имеют одинаковые, а в другом - противоположные направления. В результате первый сердечник насыщается, а второй остается ненасыщенным. Для ненасыщенного сердечника справедливо уравнение обычного трансформатора:
(1)
где Iμ - намагничивающий ток трансформаторов.
При отсутствии сигнала на входе усилителя I2 = 0 и I1 = Iμ. В этом режиме среднее значение тока нагрузки имеет минимально возможное значение, равное току холостого хода трансформатора Iхх.
При наличии существенного сигнала Iу на входе усилителя обычно можно пренебречь слагающей Iμωр в правой части уравнения ампер витков по сравнению с I2wу. Тогда, интегрируя в пределах полупериода, в течение которого рассматриваемый сердечник ненасыщен, получим:
(2)
т.е. ток нагрузки в схеме на (Рисунок 1) определяется лишь током управления и конструктивными параметрами усилителя и не зависит от нагрузки.
Коэффициенты усиления по току k1 и мощности kР для простейшего магнитного усилителя определяют по формулам:
(3)
где Ry - активное сопротивление управляющий обмотки.
Существенным недостатком таких магнитных усилителей является их относительно высокая инерционность, которую обычно характеризуют постоянной времени τ цепи управления: τ = kp/4ηf, где η -КПД цепи нагрузки; f- частота источника питания. Для уменьшения инерционности магнитных усилителей применяют переменный ток повышенной частоты (400... 10 000 Гц и выше).
Магнитные усилители с самонасыщением
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 219; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!