книги / Основы автоматики

кой управления, охватывающей два сердечника. На рис.4 .2 2 ,б изображена охеиа МУ о внутренней обратной связью.

7. Двухтактные магнитные усилители

Однотактные МУ иыеют два больших недостатка:

а) фаза тока нагрузки не изменяется на 180° при изменении полярности напряжения управления;

б) при отсутствии входного сигнала (при ке протекает ток холостого хода.

Для устранения этих недостатков были предложены схемы двухтактных МУ. Рассмотрим три типа двухтактных магнитных уоилителей: дифференциальный, мостовой и трансформаторный.

Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й м а г н и т н ы й у с и л и т е л ь

Схема дифференциального магнитного усилителя изображена на рис.4.23.

Постоянные ампер-витки в сердечниках I , П и Ш,1У создают­

ся током управления и током смещения. При отсутствии тока

управления постоянные ампер-витки и в сердечниках I , П, и в

Обмотки управления и омещения соединены так, что воли в одной паре сердечников потоки управления и смещения складыва­ ются,то в другой - вычитаются.Например,при положительном токе

Рис.4 .2 4 .Схема дифференциального МУ о внутренней обратной связью

нагрузки изменяется на 180°. Вид статической характеристики дифференциального МУ изображен на рис.4 .2 3 ,б.

Достоинством дифференциальной схемы МУ является легкость осуществления обратной связи (рис.4 .2 4 ), недостатком - наличие трансформатора. От этого недостатка свободна схема мостово­ го МУ.

ложным вершинам моста подключается переменное напряжение пи­ тания Uc , к двум другим вершинам - нагрузка.

При отсутствии тока управления постоянные ампер-витки, создаваемые током смещения, равны во всех сердечниках, поэто­ му равны и индуктивные сопротивления всех плеч моста, MOOT сбаланоирован и по нагрузке ток не протекает.

m

s)

Рис.4.25. Мостовой МУ:

a) cxeua соединения рабочих обмоток; б) схема мостового МУ

Обмотки управления и смещения соединены так, что если в одной паре сердечников, расположенных в противоположных пле­

меньше индуктивного сопротивления рабочих обмоток П и 1У (мост разбалансирован, по нагрузке протекает ток). При отрицатель­ ном токе управления индуктивное сопротивление рабочих обмоток сердечников П, 1У меньше индуктивного сопротивления рабочих оЗДоток сердечников I , Ш. Мост также разбалансирован, по на­ грузке протекает ток. Фаза тока нагрузки отличается на 180° от фазы тока нагрузки при положительном токе управления.

Статическая характеристика мостового МУ такая же, как и у дифференциального МУ.

Для экономии провода обмотки управления и омещения обыч­ но наматывают на пару сердечников, расположенных в противо­ положных плечах моота.

Достоинством схемы мостового НУ является отсутствие в нем

При изменении знака тока управления фаза напряжения на­ грузки изменяется на 180°. Статическая характеристика транс­

форматорного МУ имеет такой же вид, как у дифференциального и мостового МУ (см .рио.4.23,б).

Достоинством трансформаторного МУ является то, что напря­ жение нагрузки может быть выше напряжения сети.

Недостаток трансформаторного МУ - большие потери мощности в меди. Это объясняется тем, что ток нагрузки протекает по всем рабочим обмоткам МУ.

8. Динамические свойства магнитных усилителей

Динамичеокие свойства магнитных уоилителей оценивают по переходной характеристике. Для снятия переходной характеристи­ ки на вход МУ подают напряжение ступенчатой формы и записы­

чаев являются устройства, значение выходной величины которох

Существуют охемы быстродействующих МУ, которые в данном курсе не рассматриваются. В быстродействующие МУ время уста­ новления выходного напряжения не превышает (1,5 - 2) периода напряжения питания.

9. Достоинства и недостатки иагнитных усилителей

Доотоинстваии иагнитных уоилителей являются: а) простота уотройотва; б) высокая надежность;

в) легкость суиыирования сигналов. На сердечники НУ можно намотать несколько обмоток управления. Постоянные ампер-витки управления, а следовательно, и выходной сигнал НУ определяют­ ся оуммой ампер-витков воех обмоток управления

висит от колебаний напряжения и частоты сети, от изменения со­ противления нагрузки;

д) МУ хорошо усиливает сигналы постоянного тока; е) простота эксплуатации МУ практически не требует никако­

го ухода.

Недостатками магнитных уоилителей являются: а) сравнительно большой вес;

б) инерционность МУ больше, чем электронных и полупровод­ никовых усилителей;

в) малое входное сопротивление ( 1 - 5 ком).

§ЬЛ. ЭЛЕКТР(МАШИННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Всистемах автоматического управления электромашинные уси­ лители используются в качестве оконечных каскадов усилителей мощности в тех случаях, когда для управления объектом или про­ цессом необходима большая мощность (от сотен ватт до тысяч ки­ ловатт).

Вконструктивном отношении все электромашинные уоилители представляют собой электрические генераторы постоянного или переменного тока, якорь которых вращается с постоянной ско­ ростью электрическими или какими-либо другими двигателями (рис.4 .28). Мощность приводного двигателя должна превооходить

мощность, снимаемую с генератора. Величина выходного напряжения

иг на зажимах генератора регулируется напряженней U, подво­ димый, как правило, к обмотке возбуждения 06.

Усиление мощности в злектромашинном уоилителе достига­ ется за очет того, что малое изменение потока возбуждения обеспечивает значительное изменение мощнооти в цепи якоря ге­ нератора, еоли якорь вращаетоя с постоянной скороотью £2 .

Рис.4.28. Общая схема злектромашинного усилителя

Отбор необходимой дополнительной мощности происходит от приводного двигателя, обеспечивающего постоянную окорооть вращения якоря генератора при любом изменении момента, обу­ словленного вариациями снимаемой о генератора мощнооти.

В системах автоматического управления наиболее широкое применение получили два типа электромашинных уоилителей - о генераторами независимого и поперечного возбуждения. Рассмот­ рим свойства зтих уоилителей как элементов оистем автоматиче­ ского управления. При этом будем очитать, что конструкция и основные характеристики указанных генераторов читателю из­ вестны из специальных куроов.

I . Электромашинный усилитель с генератором независимого возбуждения

Основным элементом такого усилителя являетоя генератор постоянного тока с независимым возбуждением, якорь которого вращается о постоянной окороотью дополнительным двигателем (ри о .4 .29,а). На обмотку возбуждения генератора подаетоя управ'- ляицее напряжение Ц от какого-либо источника. Обычно им явля­ етоя предварительный уоилитель.

Ток ig , протекающий через обмотку возбуждения, создает

магнитное поле. В результате этого в обмотке вращавшегося яко­ ря наводитоя э .д .с . ег . Величина э .д .с . ег в функции U, в уста­ новившейся режиме работы может быть определена иэ характери­ стики холостого хода (рис.4 .29,б ), которая в свов очередь опре­ деляется кривой намагничивания магнитной цепи генератора. По­ скольку магнитная цепь содержит железо, то статическая харак­ теристика, так же как и кривая намагничивания, имеет гистерезис.

е,2

Рис. 4.29. Электромашинный усилитель с генератором независимого возбуждения (а) и его статическая характеристика (б)

Подбором материалов и конструкции этот гистерезис в статиче­ ской характеристике электромашинного усилителя стремятся сде­ лать возможно меньше, так как он делает характеристику неодно­