Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Операционные магнитные усилителиОперационные усилители предназначены для использования в измерительных, моделирующих и вычислительных системах автоматики. Главное требование, предъявляемое к ним — это высокая стабильность параметров: постоянство коэффициента усиления и отсутствие дрейфа нуля. Наиболее широко применяются полупроводниковые операционные усилители. Однако и магнитные операционные усилители имеют определенные достоинства. В частности, с помощью магнитного усилителя значительно проще выполнять такую операцию, как суммирование сигналов. Пусть магнитный усилитель имеет несколько обмоток управления с одинаковым числом витков . Тогда магнитный поток управления будет создаваться суммарным действием всех токов, протекающих по п обмоткам управления: Точность суммирования для обычного усилителя с несколькими обмотками управления составляет несколько процентов. Для получения высокой точности (сотые доли процента) применяют специальные операционные суммирующие усилители. Высокая точность суммирования сигналов в таких усилителях достигается за счет использования отрицательной обратной связи, охватывающей весь усилитель. Так как при этом уменьшается коэффициент усиления, то для компенсации такого уменьшения применяют положительную обратную связь или многокаскадную схему. Структурная схема суммирующего операционного магнитного усилителя показана на рис. 25.6. На вход усилителя с коэффициентом усиления по току поступают входные сигналы и сигнал отрицательной обратной связи , представляющий собой выходной ток (обычно не весь ток, а его часть ). В соответствии с уравнением из для отрицательной обратной связи имеем При достаточно большом значении непостоянство коэффициента передачи суммирующего усилителя будет характеризоваться сотыми долями процента, т. е. выходной сигнал будет достаточно строго пропорционален сумме входных сигналов. Операционные магнитные усилители могут использоваться в системах автоматики для разных целей. Развязывающий усилитель используется в тех случаях, когда на вход измерительного устройства надо подать сигнал от датчика, обладающего большим внутренним сопротивлением. Если этот сигнал подключать непосредственно на вход схемы, имеющей низкое входное сопротивление, то сигнал датчика сильно уменьшится из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении датчика. Развязывающий усилитель обеспечивает согласование выходного сопротивления датчика с входным сопротивлением, которое является нагрузкой датчика. Структурная схема развязывающего усилителя показана на рис. 25.7, а. Это как бы суммирующий усилитель с одной входной обмоткой. Если эта обмотка включена между датчиком с выходным напряжением и нагрузкой , то входной ток усилителя ■
Отсюда входное сопротивление, которым нагружен датчик, При высоком значении входное сопротивление будет достаточно большим. Развязывающий усилитель легко преобразуется в масштабный усилитель, изменяющий сигнал датчика в определенное количество раз. В масштабном усилителе (рис. 25.7, б) на вход подается не все напряжение с нагрузки, а его часть (с помощью делителя напряжения на резисторах и ). На базе операционного усилителя с одной входной обмоткой строятся схемы интегрирующего и дифференцирующего усилителей. В интегрирующем операционном усилителе (рис. 25.8, а) сигнал отрицательной обратной связи вводится через конденсатор с емкостью С. При большом значении Ki напряжение на нагрузке будет пропорционально интегралу сигнала датчика: В дифференцирующем операционном усилителе (рис. 25.8, б) емкость С лключена не в цепь обратной связи, а на вход. В этом случае напряжение на нагрузке будет пропорционально производной сигнала датчика: На базе суммирующего усилителя с несколькими входными обмотками можно выполнять также операции умножения и деления. Для этого необходимо подавать в обмотки управления токи, пропорциональные логарифмам входных сигналов. Трехфазные магнитные усилители Трехфазные магнитные усилители обычно используются для управления исполнительными устройствами систем автоматики при питании от промышленной сети трехфазного переменного тока. Они могут питать нагрузку переменного или постоянного тока. Трехфазные магнитные усилители с выходным переменным током чаще всего применяются для регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных электродвигателей (это, кстати, наиболее распространенный потребитель электроэнергии в народном хозяйстве) и для стабилизации напряжения трехфазных источников питания. Трехфазные магнитные усилители с выходным постоянным током обеспечивают по сравнению с однофазными усилителями значительное уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения, повышение КПД, равномерную загрузку фаз питающей сети. Трехфазные магнитные усилители представляют собой три одинаковых однофазных магнитных усилителя, рабочие обмотки которых подключаются к трехфазной сети по схеме «звезда» или «треугольник». При этом на каждую фазу может приходиться по одному или по два сердечника. Соответственно с этим различают трехфазные усилители на трех сердечниках (трехдроссельные) и на шести сердечниках (шестидроссельные). На рис. 25.9 показаны схемы трехфазных усилителей с выходным постоянным током. В каждой фазе схемы по рис. 25.9, а имеется однотактный одно-полупериодный усилитель на одном сердечнике, общая нагрузка Rn включается в нулевой провод. Основное достоинство этой схемы заключается в простоте и дешевизне конструкции усилителя, что обусловлено малым числом элементов. Существенными недостатками усилителя на трех сердечниках по сравнению с усилителем на шести сердечниках (рис. 25.9, б) являются более низкий КПД и более значительные пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке. В схеме (рис. 25.9, б) высокий КПД и малые пульсации выходного напряжения обеспечиваются благодаря двухполупериодному выпрямлению тока в каждой из фаз. В схеме с тремя сердечниками допустимо только последовательное соединение всех трех обмоток управления. Однако при этом в обмотках управления наводится напряжение тройной частоты (из-за несинусоидальности тока в рабочих обмотках при насыщении сердечников). В схеме с шестью сердечниками удается довольно успешно бороться с наведенным напряжением повышенной частоты. Например, в схеме но рис. 25.9, б используется параллельное соединение трех пар обмоток управления и последовательное соединение обмоток управления пары сердечников в каждой фазе. В этом случае в каждой паре обмоток управления wy, относящихся к одной фазе, индуцируются четные гармоники ЭДС. При этом вторые (самые крупные) гармоники ЭДС одной пары обмоток wу сдвинуты по фазе на 120 или 240° относительно этих же гармоник двух других пар обмоток wу. При параллельном соединении отдельных пар обмоток управления, как это сделано в схеме по рис. 25.9, б, четные гармоники тока могут свободно циркулировать по этим обмоткам, не оказывая влияния на источник входного сигнала. Напряжение удвоенной частоты на зажимах обмоток управления будет небольшим, а характеристика «вход-выход» будет такой же линейной, как у обычных однофазных усилителей. В усилителе на трех сердечниках зависимость имеет нелинейный характер. На рис. 25.10 показан однотактный (нереверсивный) трехфазный усилитель, предназначенный для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя М. Последовательно с каждой фазой обмотки статора двигателя включается однофазный магнитный усилитель. Следовательно, нагрузкой для каждого однофазного усилителя является соответствующая обмотка статора. При этом рабочая обмотка рассчитывается на фазное напряжение. Магнитный усилитель позволяет регулировать напряжение на зажимах статора. При уменьшении напряжения на двигателе снижается его скорость, правда довольно незначительно. Заметим, что для регулирования скорости асинхронного двигателя в широких пределах используются другие схемы (с переключением числа пар полюсов при ступенчатом регулировании, с тиристорными преобразователями частоты питания при плавном регулировании). Возможно применение трехфазных магнитных усилителей и для автоматизации пуска асинхронных двигателей, когда усилитель включается в комбинации с релейно-контакторной аппаратурой. Глава 26 |
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-20 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |