Автоматика. Учебное пособие Ульяновск 2009
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
3.11. Изолирующий усилитель В изолирующих усилителях входные и выходные цепи гальванически отделены друг от друга. Как правило, требуется два изолированных источника питания для входных и выходных цепей. У некоторых усилителей во входном каскаде встроен изолированный преобразователь питания [19]. Обычно изолирующие усилители используются в следующих случаях - требуется измерение и усиление сигналов, содержащих значительную синфазную составляющую - требуется гальваническое разделение источника сигнала и измерительной схемы - гальваническое разделение искроопасных и искробезопасных цепей во взрывозащищенном оборудовании (нефтегазовая, горная промышленность. При выборе изолирующего усилителя помимо желаемых усилительных характеристик необходимо исходить из электрической прочности гальванической развязки и тока утечки. На рис. 3.25 приведена типовая структура изолирующего усилителя. Рис. 3.25. Структурная схема изолирующего усилителя Изолирующий усилитель использует два независимых источника питания, один – для входной цепи, другой – для выходной. Входная цепь содержит интегрирующий операционный усилитель, на который поступает входной сигнал и модулирующий сигнал по цепи обратной связи, в которую входят реле с гистерезисом и компаратор стоковым выходом. Сигнал с релейного элемента имеет пилообразную форму и через разделительные емкости (1 пФ) передается в выходную цепь усилителя. В выходной цепи осуществляется демодуляция сигнала за счет токового компаратора и интегрирующего усилителя. Для сглаживания пульсаций выходного сигнала после демодуляции используются схемы УВХ. Это позволяет практически безинерционно передавать сигнал с частотами до 250 кГц. 103 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Схемы инвертирующего включения ОУ. Схемы неинвертирующего включения ОУ. Схема включения П-регулятора на ОУ. Передаточная функция П-регулятора. Схемы включения И-регулятора на ОУ. Передаточная функция И-регулятора. Схемы включения ПИ-регулятора на ОУ. Передаточная функция ПИ-регулятора. Схемы включения апериодического регулятора на ОУ. Передаточная функция апериодического регулятора. Схемы включения Д-регулятора на ОУ. Передаточная функция Д-регулятора. Классические схемы инструментального усилителя. Схема мягкого выключения транзистора при перегрузках. Схема преобразования двухфазных сигналов в трехфазные на ОУ. Схема преобразования трехфазных сигналов в двухфазные на ОУ. Схемы взаимного преобразования сигналов неподвижной и вращающейся системы координат. Структурная схема и работа контроллера управления БДПТ. Принцип работы корректора коэффициента мощности. Структурная схема и работа ШИМ-контроллера. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Рассмотрено современное состояние элементов канала управления электропривода датчиков электрических и неэлектрических величин, операционных усилителей, регуляторов, специальных аналоговых микросхем управления электроприводом. Вместе стем необходимо отметить, что все элементы канала управления продолжают интенсивно развиваться и совершенствоваться. Развитие элементов канала управления связано с новыми достижениями в электронике, металловедении и новыми схемотехническими решениями. Совершенствование элементов управления электропривода продолжается в следующих направлениях - снижение весогабаритных показателей - увеличение точности - снижение стоимости - улучшение технических показателей (быстродействие, надежность, устойчивость к внешним воздействиями др. 104 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Вращающийся трансформатор 37 – класс точности 38 – режим амплитудный 39 – – фазовращателя 41 – симметрирование 40 Вычислитель – датчика момента 43 – момента АД 69 – момента ВД 71 – потокосцепления 69 – скорости ВД 71 Датчик – момента 42 – напряжения 46 – положения 26 – – дискретный 34 – – ротора ВД 64 – проводимости 55 – скорости 21 – – цифровой 24 – тензометрический 16 – тока 49 – – специальный 54 – – сравнения 56 – – с потенциальным барьером 58 – фазы 73 – Холла 48 – частоты 74 – ЭДС 62 Декодер 93 Делитель напряжения 47 Диск кодовый 24 Драйвер 86 – мягкое включение 87 – защита потоку согласование работы 88 Защита потоку И ндуктосин 24 Контроллер – управления БДПТ 92 – ШИМ 99 Корректор коэффициента мощности 96 Коэффициент Пуассона 17 Мост измерительный 7 – равновесие 7 – схемы 12 – чувствительность 10 Передаточная функция – датчика тока 49, 50, 53 – датчика ЭДС 63 – датчика фазы 74 – датчика частоты 75 – вычислителя датчика момента ВД 71 – вычислителя датчика скорости ВД 70 Регулятор 77 – апериодический 72 – дифференциальный 83 – интегральный 81 – пропорциональный 80 – пропорционально- Интегральный 81 Сельсин 26 – бесконтактный 27 – датчик 28 – класс точности 31 – момент синхронизации статический 30 – момент синхронизации динамический 31 – приемник 28 – режим индикаторный 28 – режим трансформаторный 32 – обмотка возбуждения 33 – обмотка синхронизации 33 105 Схема – бутстрепная 59 – измерительная мостовая 7 – – дифференциальная 13 – – компенсационная 14 Т ахогенератор 21 Терморезистор – металлический 19 – полупроводниковый 20 Торсион 42 Трансформатор тока 53 Усилитель – включение инвертирующее 77 – – неинвертирующее 78 – изолирующий 102 – инструментальный 84 – операционный 77 Чувствительность – датчика тензометрического 18 – – терморезистора металлического 19 – – – полупроводникового 20 – схемы мостовой 10 – – компенсационной 14 Шунт 49 Элемент выборки-хранения 72 Эффект магнитосопротивления 48 – Холла 48 ОСНОВНЫЕ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПОНЯТИЯ Вентильный двигатель – двигатель, в котором щеточно-коллекторный узел заменен бесконтактным коммутатором. Вращающийся трансформатор – электрическая машина для дистанционной передачи информации об угле поворота вала другой машины. Чувствительность вращающегося трансформатора больше, чему сельсина. Драйвер – усилитель импульсов управления, который формирует выходные сигналы заданной мощности и формы, изготовленный в виде отдельной интегральной схемы. Индуктосин – вращающийся трансформатор, конструктивно выполненный с электрической редукцией, чувствительность индуктосина больше, чему вращающегося трансформатора. Потокосцепление – полный магнитный поток, пронизывающий электрический контур. Сельсин – электрическая машина для дистанционной передачи информации об угле поворота вала другой машины. Торсион – вал с пониженной жесткостью на скручивание. Устройство выборки-хранения – предназначено для преобразования информационного сигнала в сигнал постоянного тока. Чувствительность – отношение приращения выходного сигнала прибора в приращению входного сигнала. транзистор – (Insulated Gate Bipolar Transistor) биполярный транзистор с изолированным затвором. транзистор – (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) мощный полевой с изолированным затвором транзистор. 106 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АЭП – автоматизированный электропривод БДПТ – бесконтактный двигатель постоянного тока ВАХ – вольт-амперная характеристика ВГ – вентильная группа ВД – вентильный двигатель ВТ – вращающийся трансформатор ВЦ – входная цепь ГТИ – генератор тактовых импульсов ДИ – датчик импульсов ДМ – демодулятор ДН – датчик напряжения ДП – датчик положения ДПР – датчик положения ротора ДС – датчик скорости ДТ – датчик тока ДХ – датчик Холла ИВП – источник вторичного питания ИОН – источник опорного напряжения ИУ – инструментальный усилитель КД – кодовый диск ККМ – корректор коэффициента мощности КНИ – коэффициент нелинейных искажений КО – компенсационная обмотка ЛАЧХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика М – модулятор МДС – магнитодвижущая сила МС – микросхема ОВ – обмотка возбуждения ОС – обмотка синхронизации ОУ – операционный усилитель ПР – потенциальный разделитель РНТ – режим непрерывного тока РПТ – режим пульсирующего тока СД – сельсин-датчик СДГ – сельсин-датчик грубого отсчета СДТ – сельсин-датчик точного отсчета СИ – счетчик импульсов СКВТ – синусно-косинусный вращающийся трансформатор СУТК – система управления транзисторным ключом ТГ – тахогенератор ТП – тиристорный преобразователь УВХ – устройство выборки-хранения УПТ – усилитель постоянного тока Ф – фильтр ЦДС – цифровой датчик скорости ЦДУ – цифровой датчик угла ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь ШИМ – широтно-импульсный модулятор ЭМ – электрическая машина ЭП – электропривод ЭДС – электродвижущая сила 107 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Келим, Ю. М. Типовые элементы систем автоматического управления / Ю. М. Келим. – М. : ФОРУМ : ИНФРА – Мс. Терехов, В. М. Элементы автоматизированного электропривода / В. М. Терехов. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 224 с. 3. Волков, НИ. Электромашинные устройства автоматики / НИ. Волков, В. П. Миловзоров. – М. : Высшая школа, 1986. – 335 с. 4. Иванов, ГМ. Датчики крутящего момента в системах электроприводов / ГМ. Иванов, В. И. Новиков, В. В. Хмелев, В. Н. Ермак // Электротехническая промышленность. Сер. 08, Комплектные устройства управления электроприводами. Электропривод. Обзорн. информ. – М. : Информэлектро, 1987. – Вып. 3 (19). – 48 с. 5. Справочник по автоматизированному электроприводу / под ред. В. А. Елисеева и А. В. Шинянского. – М. : Энергоатомиздат, 1983. – 616 с. 6. Костомаров, АС. Датчики обратных связей для электропривода / АС. Костомаров, МВ. Могучев, А. Я. Микитченко // Вестник ОГУ. – 2001. – № 3. – С. 117–121. 7. Силовые полупроводниковые приборы : перс англ под ред. В. В. Токарева. – Воронеж : Элист, 1995. – 662 с. 8. Воронин, ПА. Силовые полупроводниковые ключи : семейства, характеристики, применение / ПА. Воронин. – М. : Издательский дом «Додэка – XXI век, 2005. – 384 с. 9. Румянцев, МИ. Высоковольтные ИС для промышленного привода / МИ. Румянцев // Новости электроники. – 2007. – № 10. – С. 21–23. 10. Боровиков, МА. Следящий вентильный электропривод с вычислителями координат по сигналам датчика положения ротора двигателя / МА. Боровиков, В. И. Доманов, ЕМ. Нашатыркин // Электричество. – 1999. – № 10. – С. 76–80. 11. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника : справочное руководство / У. Титце, К. Шенк. – М. : Мир, 1982. – 512 с. 12. Гальперин, МВ. Практическая схемотехника в промышленной автоматике / МВ. Гальперин. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 320 с. 13. Звонарев, Е. Инструментальные усилители Texas Instruments и решения для усиления сигналов датчиков на их основе / Е. Звонарев, И. Фурман // Новости электроники. – 2006. – № 7. – С. 6–10. 14. Румянцев, МИ. Высоковольтные ИС для промышленного электропривода / МИ. Румянцев // Новости электроники. – 2007. – № 7. – С. 15–19. 15. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В. В. Рудаков, ИМ. Столяров, В. А. Дартау. – Л. : Энергоатомиздат, 1987. – 136 с. 16. Бычков, М. Вентильно-индукторный электропривод алгоритмы и системы управления / М. Бычков // Рынок Электротехники. – 2008. – № 1. – С. 9–17. 17. Оливе, С. Применение микросхемы корректора коэффициента мощности (ККМ) – IR1150 / С. Оливе // Электроника ИНФО. – 2005. – № 12. – С. 9–13. 18. Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. – е издание. – М. : Додэка XXI, 2001. – 608 с. 19. Староверов, К. Обзор усилительных интегральных схем компании Texas Instruments / К. Староверов // Электронные компоненты. – 2005. – № 9. – С. 35–41. 108 Учебное издание ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ КАНАЛ УПРАВЛЕНИЯ) Учебное пособие Составители ДОМАНОВ Виктор Иванович ДОМАНОВ Андрей Викторович Редактор МВ. Теленкова Подписано в печать 20.05.09. Формат х. Тираж 75 экз. Ульяновский государственный технический университет 432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32. Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32. |