книги / Элементы автоматики и счетно-решающие устройства

Назначением этого магнитного поля при отсутствии управляю­ щего сигнала является, как видно из рис. 2.16, а, смещение ра­ бочей точки N магнитного усилителя с оси симметрии кривой Ln 4 ( H - ) на один из падающих ее участков (а—Ь). Управляющий

мотки, образующих в данном случае мост. При отсутствии управ­ ляющего сигнала сопротивления всех четырех секций одинаковы, мост уравновешен и ток в нагрузке отсутствует. При наличии управляющего сигнала указанной на схеме полярности подмагни­ чивание в левом дросселе растет (Я0+ Я _ ), т. е. индуктивности секций w1 и W2 падают, а подмагничивание в правом дросселе

ной на схеме полярности подмагничивание левого дросселя растет (#о + #_), а правого — падает (Я0—# _ ). Соответственно изменятся коэффициенты взаимной индукции обмоток W\ и w2, и на нагрузку

теперь будет действовать разностное напряжение С/^2— £/^2.

Трансформаторный усилитель менее стабилен, чем дифферен­ циальный и мостовой, поэтому минимальная величина управляю-

Рис. 2. 18. Трансформаторный магнитный усилитель

щих сигналов у него примерно в 3 раза выше. Мостовая и транс­ форматорная схемы наиболее часто применяются для магнитных усилителей напряжения. В усилителях с обратной связью (см. ниже) чаще применяется дифференциальная схема, в которой об­ ратная связь вводится более просто.

2. 2. 4. Магнитные усилители с обратной связью

Повышение коэффициента передачи магнитных усилителей мо­ жет быть достигнуто следующими тремя способами:

— применением специальных магнитных сплавов; для магнит­ ных усилителей на мощность менее 1 вт применяются сердечники

из железоникелевых сплавов типа пермаллоя;

— повышением частоты источника питания; если пренебречь по­

терями в сердечнике на перемагничивание и вихревые токи, то мож­ но считать, что коэффициент передачи пропорционален частоте напряжения источника питания;

— применением положительной обратной связи. Схема простого

магнитного усилителя с обратной связью показана на рис. 2. 19. Здесь переменный ток /~ выходной обмотки II выпрямляется по­ лупроводниковым выпрямителем и подается в обмотку обратной связи ш0.с, создавая дополнительное подмагвичивающее поле с на­ пряженностью #©.с, пропорциональной величине выходного тока /~ .

Дополнительное подмагничивающее поле обмотки обратной связи в свою очередь еще больше увеличивает выходной ток и таким образом при одинаковом управляющем сигнале общий коэффици­ ент передачи значительно повышается.

вии обратной связи необходимо постоянное подмагничивание # _ ь

Рис. 2. 20. Характеристика простого магнитно­ го усилителя с обратной связью

создаваемое полностью управляющей обмоткой. При наличии об­ ратной связи для создания тока /~ ] необходимо такое же посто­ янное подмагничивание Н- ь но теперь значительная его часть

(Яо.с) будет создаваться обмоткой обратной связи и лишь не-

Для определения постоянной времени т0.с магнитного усили­ теля с обратной связью в уравнение (2.20) необходимо подста­ вить

Ф _=£(/'_та1+ / 0.с®0.с),

где

I.

k,

K f

Проделав аналогичные преобразования и используя равенство (2.26), получим

т. е. с увеличением обратной связи постоянная времени магнитного усилителя также увеличивается.

04,

Рис. 2.21. Дифференциальный магнитный усилитель с обратной связью

Простой магнитный усилитель с обратной связью не реагирует (практически) на полярность сигнала и обладает начальным током в выходной обмотке. Эти недостатки устраняются применением

отсутствует дополнительная обмотка II постоянного подмагничивания для смещения рабочей точки, роль которой в данном случае играет обмотка обратной связи. Магнитодвижущая сила обмотка обратной связи создает автоматическое смещение рабочей точки на падающий участок характеристики Z-п = /(/-) при соответствую, щем выборе коэффициента обратной связи.

угол 90° по отношению к оси щеток 1—1 и совпадает с направле­

нием потока Фупр.

К щеткам 2—2 присоединено сопротивление нагрузки RHпосле­

довательно с компенсационной обмоткой II, создающей магнитный поток Фк того же направления, что и Фупр. Условное обозначение такого электромашинного усилителя в электрических схемах пока­ зано на рис. 2. 23, б. Нагрузкой его может являться сопротивление

якорной обмотки мощного (до десятков киловатт) регулируемого

с постоянной скоростью о)о в магнитном поле Фупр, создаваемом управляющей обмоткой I, то в его обмотке наводится э. д. с.

= ^el^ynp^O = ф/у^О- (2. 30)

Эта э. д. с. замыкается накоротко щетками 1—/. Так как сопро­ тивление якоря Rn также невелико, то даже при небольшом управ­

ляющем токе ток / я в обмотке якоря достигает значительной вели­ чины:

, Е\ kg\kф1ytoQ

Этот ток создает мощный магнитный поток реакции якоря Ф^, направление которого ориентируется по оси щеток 1—1:

Ф р=Арi/ я А/уо)0,

где

Обмотка якоря при своем вращении будет пересекать и этот магнитный поток, т. е. в ней будет наводиться рабочая э. д. с.

В 2 = Ав2Фр(Оо=Ав2А/уа)о,

снимаемая со щеток 2—2. Следовательно, напряжение, действую­

щее на выходных зажимах, будет равно

если падением напряжения IH(Rя+RK) на небольшом сопротивле­

нии якоря и компенсационной обмотки можно пренебречь по срав­ нению с Е2.

Следовательно, управляющая мощность усиливается дважды: сначала в цепи щеток 1—/, а затем в цепи щеток 2—2. Вследствие

этого коэффициент передачи мощности электромашинного усили­ теля достигает десятков тысяч.

Ток нагрузки / н, проходя по обмотке якоря, создает свой маг­ нитный поток реакции якоря Ф’ , направленный навстречу управ­

ляющему потоку и ослабляющий его. Ток нагрузки много больше управляющего тока, поэтому величина потока Ф" =&р2/ н может

быть достаточно большой. Для устранения этого явления имеется дополнительная компенсационная

С/= / (/н) приведена на рис. 2. 24 для случая идеальной компенсации (а), .перекомпенсации (б) и недокомпенсации (в).

Составим уравнение переходного процесса в электромашинном усилителе при включении управляющего напряжения Uy= IyRy, пренебрегая постоянной времени Ly/Ry управляющей обмотки по

сравнению с постоянной времени тя= Т лД?я обмотки якоря. Такое пренебрежение тем более справедливо, что последовательно с об­ моткой управления всегда включено достаточно большое активное сопротивление источника управляющего сигнала (обычно элек­ тронно-ламповая схема).

Для цепи обмотки якоря справедливо уравнение,

где на основании (2.30) можно заменить

Uу

E i = k eik$UiQ —— ,

Ну

а из (2. 31) получим

и ' е2 = Ае2Ф1рсо0 — ke2k{)l%i^

откуда можно найти г'я. Подставляя Е х и гя в исходное уравнение,

после несложных преобразований, найдем окончательное уравне­ ние электромашинного усилителя, справедливое и для переходного процесса:

где т « т я—Ья/Дя — постоянная времени электромашинного усилите­ ля, равная 0,05—0,02 сек (для существующих конструкций);

— общий коэффициент передачи (порядка 10— 100 для существую­ щих конструкций).

Для электромашинных усилителей с выходной мощностью 100 вт—25 кет необходима управляющая мощность 0,25—5 вт.

Электромашинные усилители обычно имеют несколько управляю­ щих обмоток.

Глава III

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЛЕ

Электрические реле являются наиболее распространенными эле­ ментами электроавтоматики, что обусловлено основным свойством реле — возможностью управлять достаточно мощными процессами в исполнительных электрических цепях с помощью незначительных управляющих электричеоких сигналов.

Рис. 3. 1. Вид включения реле в схему

Электрическое реле (рис. 3. 1) в общем случае является проме­ жуточным элементом, приводящим в действие одну или несколько управляемых электрических цепей при воздействии на него опре­ деленных электрических сигналов управляющей цепи Поэтому реле нельзя характеризовать только его собственными параметра­ ми в отрыве от характеристик управляющей и управляемой элек­ трических цепей. В качестве основных параметров, характеризую­