Магнитных усилителей

Последнее во многих случаях является весьма нежелательным, так как приводит к увеличению габаритных размеров обмотки, потребляемой индуктивной мощности и к ухудшению энергетических показателей электромагнитных устройств. Поэтому, например, в трансформаторах, магнитных усилителях и двигателях переменного тока стремятся воздушные зазоры свести к минимуму. У электромагнитов различных электротехнических аппаратов, у которых воздушный зазор необходим, исходя из принципа их действия (тормозные электромагниты, контакторы, реле и др.), приходится специально рассчитывать обмотку по нагреванию с учетом повышенных значений начальных токов, возникающих в момент подключения обмотки к источнику, когда подвижная часть магнитопровода — якорь — еще не притянулась к неподвижной части магнитопровода и воздушный зазор не ликвидирован. Для таких устройств в справочной литературе указывается обычно наибольшее допустимое число включений в час, на которое рассчитана обмотка, исходя из ее дополнительного нагревания начальными токами.

6.18. ПОНЯТИЕ О ДРОССЕЛЯХ НАСЫЩЕНИЯ И МАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Обратные связи дают возможность изменять свойства и характеристики устройства в желаемом направлении. В магнитных усилителях обратные связи служат, в частности, для увеличения коэффициентов усиления.

В магнитных усилителях различают внешнюю и внутреннюю обратные связи. Внешняя обратная связь осуществляется

6.18. Понятие о дросселях насыщения и магнитных усилителях ................. 247

К простейшим магнитным цепям относится тороид из однородного ферромагнитного материала ( 7.1). Такие магнитопроводы применяются в многообмоточных трансформаторах, магнитных усилителях, в элементах ЭВМ и других электротехнических устройствах.

Магнитопроводы из ферромагнитных материалов с прямоугольным предельным статическим циклом гистерезиса применяются в оперативной памяти цифровых ЭВМ, магнитных усилителях и других устройствах автоматики. Ферромагнитные материалы с округлым предельным статическим циклом гистерезиса используются при изготовлении магни-топроводов электрических машин и аппаратов. Магнитопроводы этих устройств обычно работают в режиме перемагничивания по симметричным частным циклам. При основных расчетах магнитопроводов таких электротехнических устройств симметричные частные циклы заменяют основной кривой намагничивания ферромагнитного материала, которая представляет собой геометрическое место вершин симметричных частных циклов тонкостенного ферромагнитного тороида ( 7.7), полученных при синусоидальном токе низкой частоты в обмотке.

* В некоторых устройствах (например, в магнитных усилителях) такие катушки называют дросселями.

Кривые 12.18 показывают, что при заданном напряжении U на катушке (потоке в сердечнике) увеличение воздушного зазора вызывает рост тока намагничивания /. Поэтому в тех случаях, когда величина зазора не задана специальными техническими условиями, стремятся по возможности уменьшить его до предельно малой величины (например, в трансформаторах, магнитных усилителях, преобразователях частоты и других аппаратах).

В настоящее время проблема быстродействия и точности решается путем создания быстродействующих регуляторов напряжения. Разработаны и применяются регуляторы на магнитных усилителях, тиристорные и транзисторные. Такие системы регулирования используются на всех авиационных генераторах серии ГТ, имеющих специальный магнитоэлектрический подвозбудитель

напряжения (БРН) 3 и через выпрямитель на обмотку возбуждения возбудителя 9. Выпрямление переменного напряжения подвозбудителя бесконтактного генератора осуществляется мостовой трехфазной схемой выпрямления А.Н.Ларионова, которая является наилучшей с точки зрения использования мощности подвозбудителя. Выпрямитель входит функциональным узлом в блок регулирования напряжения. Применяемая система возбуждения обеспечивает хорошие условия регулирования напряжения. Мощность регулирования мала. Выбор высокой частоты подвозбудителя и возбудителя (800 - 1600Гц) позволяет значительно уменьшить их массу, а также снизить постоянную времени регулятора напряжения на магнитных усилителях. Полупроводниковые регуляторы напряжения являются практически безынерционными элементами, и постоянная времени системы регулирования напряжения определяется только постоянными времени обмотки возбуждения возбудителя и генератора.

Обмотки (катушки) электрических машин, трансформаторов, магнитных усилителей, электромагнитов, реле, контакторов, индукторов электрических нагревательных устройств и печей переменного тока обладают значительной индуктивностью. В радиотехнических устройствах индуктивные катушки используются для образования колебательных контуров, электрических фильтров и т. п. Параметрами катушек являются активное сопротивление г и индуктивность L. Изменяющийся во времени ток наводит в этих катушках ЭДС самоиндукции, которая по значению во многих случаях заметно больше, чем падение напряжения на активных сопротивлениях.

В теории магнитных усилителей доказывается, что в случае идеализированной петли гистерезиса при параллельном соединении рабочих обмоток (см. 6.36) между средним значением тока приемника и током управления существует соотношение

Такие магнитные цепи используют в трансформаторах силовых электрических сетей, • установок электротермии и электросварки, измерительных и радиотехнических устройств (см. 13.5, 13.20, 13.23). Электрические машины переменного тока имеют распределенные по статору катушки с трехфазной обмоткой (см. 17.1, 17.5, 17.7), и в магнитной цепи этих машин образуется переменное поле. Принцип действия магнитных усилителей основан на регулировании закона изменения во времени переменного магнитного потока, проходящего в той же магнитной цепи. Электромагнитные схемы этих усилителей изображены на 14.1. На 24.12, 24.15, 24.16 изображены магнитные цепи контакторов и реле переменного тока, применяемых в схемах управления и защиты электрических машин.

Действие магнитных усилителей основано на уменьшении индуктивного сопротивления дросселя при увеличении напряженности магнитного поля в его стальном сердечнике. Если пропускать по одной из обмоток дросселя постоянный ток, то изменится напряженность магнитного поля в магнитопроводе, а следовательно, и индуктивное сопротивление второй обмотки переменному току. Мощность, необходимая для подмагничива-ния постоянным током, незначительна по сравнению с мощностью, пропускаемой обмоткой переменного тока (главной). Включая в цепь переменного тока сопротивление нагрузки, можно с помощью малых управляющих сигналов постоянного тока изменить силу тока (и мощность) в цепи нагрузки.

Отношение приращения тока нагрузки к вызвавшему его приращению тока в обмотке нодмагничивания называется коэффициентом усиления магнитного усилителя по току. Этот коэффициент определяется наклоном характеристики усилителя. Простейшие схемы магнитных усилителей имеют сравнительно небольшой коэффициент усиления, поэтому для его увеличения применяется положительная обратная связь по току нагрузки. Схема подобного магнитного усилителя показана на 5.13. Магнитные потоки, создаваемые обмотками переменного тока при протекании тока нагрузки, одинаковы по направлению и имеют постоянную составляющую, подмагничивающую сердечник. Вентили В обеспечивают двухполупериодное выпрямление тока нагрузки. Изменение коэффициента усиления магнитного усилителя с внутренней обратной связью достигается изменением числа витков обмоток переменного тока.

состоящие из двух одинаковых магнитных усилителей с начальным подмагничиванием, включенных но дифференциальной или по мостовой схеме.

станции управления с реверсивным магнитным усилителем СМУ, состоящим из двух магнитных усилителей МУ1 и МУ2, для усиления сигнала (усилитель питает обмотки возбуждения генератора ОВГП) и с предварительным полупроводниковым фазочувствительным усилителем ППУ-1, служащим для усиления управляющего сигнала;

Во вспомогательном режиме поддержания заданного значения скорости подачи или подъема инструмента переключателем УП питание подается на обмотку возбуждения сельсина СЗ уставки скорости, а питание ППУ-1 и датчика веса отключается. Напряжение с обмоток синхронизации сельсина СЗ поступает непосредственно на обмотки управления магнитных усилителей МУ1 и МУ2, минуя ППУ-1. В среднем (нулевом) положении рукоятки управления задающий сигнал на входе СМУ равен нулю и вал двигателя ДП неподвижен. При повороте рукоятки в направлении «подъем» или «подача» на выходе СМУ (в обмотках возбуждения ОВГП генератора ГП) появляется ток той или иной полярности, на зажимах якоря ГП возникает напряжение, а двигатель ДП начинает вращаться с частотой и направлением, зависящими от положения рукоятки управления.

Действие магнитных усилителей основано на уменьшении индуктивного сопротивления дросселя при увеличении напряженности магнитного поля в его стальном сердечнике. Если пропускать по одной из обмоток дросселя постоянный ток, то -изменится напряженность маг-

Отношение приращения тока нагрузки к вызвавшему его приращению тока в обмотке подмагничивания называется коэффициентом усиления магнитного усилителя по току. Этот коэффициент определяется наклоном характеристики усилителя. Простейшие схемы магнитных усилителей имеют сравнительно небольшой коэффициент усиления, поэтому для его увеличения применяется положительная обратная связь по току нагрузки. Схема подобного магнитного усилителя показана на 1.15. Магнитные потоки, создаваемые обмотками переменного тока при протекании тока нагрузки, одинаковы по направлению и имеют постоянную составляющую, подмаг-ничивающую сердечник. Вентили В обеспечивают двух-полупериодное выпрямление тока нагрузки. Изменение коэффициента усиления магнитного усилителя с внут-

В тех случаях, когда при из;менении направления тока лодмагничивания магнитного усилителя необходимо изменять направление тока нагрузки, применяют двухтактные магнитные усилители, состоящие из двух одинаковых магнитных усилителей с начальным подмагничи-ванием, включенных по дифференциальной или мостовой схеме.