Дроссельный магнитный усилитель. Вид работы Курсовая работа Название дисциплины Электротехника Тема Дроссельный магнитный усилитель Фамилия студента Имя студента
 Скачать 1.45 Mb.
|
Основные данные о работе
СодержаниеОсновные данные о работе 1 Содержание 2 Введение 3 Основная часть 4 1 Простые схемы дроссельных магнитных усилителей 4 2 Параметры магнитных усилителей 8 3 Дроссели насыщения с само подмагничиванием 9 Заключение 12 Глоссарий 13 Список использованных источников 14 ВведениеВ связи с тем, что в промышленность широко внедряется автоматизация производственных процессов, и применяется автоматическое управление, возникла необходимость в надежности электрических аппаратов. Этим требованиям в основном отвечают электрические аппараты бесконтактного действия. Электрическим аппаратом бесконтактного действия называется устройство, которое служит для коммутации цепей без физического разрыва электрической цепи. По сравнению с контактными электрическими аппаратами, бесконтактные аппараты обладают преимуществом, которое заключается в отсутствии контактов и у них нет подвижных частей. Они обладают быстродействием и высокой скоростью переключений, большой долговечностью, простотой обслуживания, механической стойкостью, могут работать во взрывоопасных средах. Бесшумность в работе. Принцип действия таких аппаратов основан на использовании таких элементов, которые имеют нелинейную вольтамперную характеристику. В основном это нелинейные индуктивности, которые применяются в дроссельных магнитных усилителях. Основная часть1 Простые схемы дроссельных магнитных усилителейДроссельный магнитный усилитель представляет из себя дроссель насыщения с подмагничиванием, у такого магнитного усилителя по одной из обмоток течёт постоянный ток. На рисунке 1 представлена схема простейшего дросселя насыщения с подмагничиванием; дроссель имеет ферромагнитный сердечник и две обмотки. Первая обмотка wР соединена последовательно с нагрузкой RH к переменному напряжению е частотой f. Вторая обмотка wУ соединена последовательно с резистором большого сопротивления ZБ к источнику ЕУ, эта цепь является цепью управления, по которой происходит подмагничивание дросселя. Основной особенностью дросселя насыщения с подмагничиванием состоит в том, что, изменяя величину тока в цепи управления, можно изменять величину тока или напряжения на нагрузке. При этом токами и мощностью малой величины можно управлять токами и мощностями большой величины на нагрузке, то есть дроссель насыщения с подмагничиванием выступает в роли усилителя. Рассмотрим более подробно управление током нагрузки. Индуктивное сопротивление магнитного усилителя, включенного последовательно с сопротивлением нагрузки, равно:  где l и S - длина и сечение магнитопровода. Ток в цепи нагрузки магнитного усилителя равен  где U – напряжение источника переменного напряжения. Если μ является большой величиной, то xМУ >> RН и ток IH практически отсутствует, что соответствует тому, что нагрузка отключена от источника. Если μ является малой величиной, то xМУ << RН и в нагрузке течёт номинальный ток. Изменять величину μ в широких пределах, можно достичь при помощи постоянного тока IУ. Балластное сопротивление большой величины служит для того, чтобы переменное напряжение из рабочей обмотки не создавало бы практически тока в управляющей цепи (Рис 1).  Рис 1 Характеристика управления представлена на Рис 2. Ток нагрузки меняется практически от нуля до своего максимального значения.  Рис 2 Схема с двумя дросселями насыщения изображена на рис. З. Два дросселя дают возможность без балластного резистора большого сопротивления избежать в цепи управления тока основной частоты. Для этого нужно обмотки wР включить согласно и последовательно, а обмотки wУ нужно включить встречно и последовательно. При таком включении, трансформируемые токи из рабочей цепи в управляющую цепь, оказываются в противофазе и поэтому взаимно компенсируются.  Рис З Согласно ГOCT схемы магнитных усилителей изображаются так, как показано на рис 4, а, б.  Рис 4 Магнитный усилитель также может состоять из нескольких обмоток управления. В рабочем режиме в этом случае ток в нагрузке определяется суммой приведенных токов с управлением и согласно закону равенства средних намагничивающих сил:  где n – число обмоток управления;  – приведенное к рабочей обмотке величина тока управления в i – обмотке.Поэтому магнитный усилитель можно использовать в качестве сумматора сигналов, электрически не связанных между собой. Можно смещать характеристику магнитного усилителя по отношению к началу координат. Пусть усилитель состоит из двух обмоток управления (рис. 5). Первая будет обмоткой управления wУ, по которой течёт ток управления IУ, а вторая обмотка будет обмоткой смещения wСМ. Когда по обмотке смещения течёт постоянный неизменяемый ток, то характеристика управления в этом случае будет смещена на величину тока I′СМ (рис. 5).  Рис 5 При помощи смещения можно начальную точку дроссельного магнитного усилителя выбрать в любом месте, это усилитель делает чувствительным к полярности: когда полярность положительна, IР растет (рис. 6а), а при отрицательной полярности – уменьшается (рис. 6б).  Рис 6 2 Параметры магнитных усилителейПараметры магнитных усилителей делятся на статические и динамические. Статические параметры магнитный усилитель характеризуют в статическом режиме Статическими параметрами для дроссельного магнитного усилителя являются: КПД рабочей цепи  где  полезная мощность, потребляемая в нагрузке.Коэффициентом усиления тока является отношение приращения тока в нагрузке ΔIН приращению тока управления ΔIУ:  Коэффициентом усиления напряжения является отношение приращения напряжения на нагрузке ΔUН к приращению напряжения управления ΔUУ:  Коэффициент усиления мощности  Коэффициент кратности показывает во сколько раз изменяется ток (или напряжения) на нагрузке:  где IН.МАКС – максимальный ток в нагрузке; IH0– ток холостого хода. При воздействии управляющего напряжения ЕУ новый режим дроссельного магнитного усилителя не сразу устанавливается, идет переходной процесс. Скорость такого переходного процесса характеризуют динамические параметры. К ним относятся. Время задержки:  Длительность переходного процесса после задержки характеризуется постоянной времени магнитного усилителя. Постоянную времени вычисляется по формуле  Добротность дроссельного магнитного усилителя  Добротность связывает между собой статические и динамические параметры дроссельного магнитного усилителя. Численно она равна коэффициенту мощности магнитного усилителя, если его постоянная времени равна одной секунде. 3 Дроссели насыщения с само подмагничиваниемСхема простейшего дросселя насыщения с само подмагничиванием приведена на рис. 7. Цепь управления дросселя насыщения состоит из обмотки управления wУ, балластного сопротивления ZБ и источника управляющего напряжения ЕУ. Рабочая цепь – из последовательно включенных рабочей обмотки wР, источника напряжения е с частотой f, нагрузки RН и диода VD. Именно диодом в рабочей цепи отличается дроссель с само подмагничиванием от дросселя на рис. 1. Благодаря диоду, по рабочим обмоткам дросселя насыщения может протекать только однополупериодный, выпрямленный ток – в этом заключается отличие дросселей насыщения с само подмагничиванием от иных дросселей. Постоянная составляющая тока в рабочей обмотке подмагничивает дроссель насыщения и при отсутствии тока в цепи управления, поэтому данный дроссель называется с само подмагничиванием. С изменением тока управления изменяется суммарное подмагничивание дросселя, в результате изменяются ток и напряжение на нагрузке. При этом, как правило, меньшим током или меньшей мощностью в цепи управления управляют большим током или большей мощностью в нагрузке. Дроссель насыщения с само подмагничиванием на одном сердечнике обусловливает в нагрузке однополупериодный выпрямленный ток и называется однополупериодным магнитным усилителем. Применение его ограничено потому что на переменном токе включить нагрузку нельзя и балластное сопротивление должно быть большим, для того чтобы трансформируемое из рабочей цепи переменное напряжение не создавало тока в цепи управления.  Рис 7 Балластное сопротивление делает схему неэкономичной. В этом случае можно использовать дроссель насыщения с само подмагничиванием на двух сердечниках, каждый из которых представляет простейший дроссель насыщения с само подмагничиванием и имеет в своей рабочей цепи диод. Схемы на двух дросселях насыщения обеспечивают двухполупериодный ток в нагрузке и не нуждаются в балластном сопротивлении в цепи управления. Однополупериодный магнитный усилитель входит как основная структурная ячейка практически во все более сложные магнитных усилителях. На основе однополупериодного магнитного усилителя разработаны измерительные трансформаторы постоянного тока, стабилизаторы напряжения, регулируемые трансформаторы, датчики положения и другие специальные схемы магнитных усилителей. ЗаключениеСовременные магнитные усилители имеют целый ряд положительных качеств: высокую надежность работы и значительный ресурс; возможность питания от сети переменного тока; усиление сигналов постоянного тока; постоянную готовность к работе, возможность суммирования на входе нескольких управляющих сигналов; пожарную безопасность и взрывобезопасность. К недостаткам магнитных усилителей относятся значительная инерционность и низкая полоса пропускания верхних частот. Магнитные усилители нашли широкое применение в схемах управления электроприводов от нескольких ватт до сотен киловатт. Глоссарий
Список использованных источников
|