Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Операционные магнитные усилители

Операционные 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...