Насыщенного состояния

При увеличении воздушного зазора кривизна в. а. х. в области перехода ферромагнитного материала в насыщенное состояние уменьшается, в. а. х. все более спрямляются. Диапазон изменения тока, соответствующий примерно линейной зависимости U'm(Imax) и синусоидальному изменению тока i(t), при увеличении воздушного зазора расширяется.

С целью уменьшения тока i приемника при /у = 0, а также тока /у, необходимого для перевода магнитопровода в полностью насыщенное состояние в течение всего периода изменения магнитного потока, магнитопроводы МУ изготовляют обычно из ферромагнитного материала с «прямоугольной» петлей гистерезиса (см. 6.43, а) и стремятся свести к минимуму воздушные зазоры в магнитопроводе.

На 12.25, а приведена схема блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме. Рассмотрим принцип действия схемы, начиная с момента, когда • конденсатор С зарядился до своего максимального напряжения Um, которое закрывает транзистор. Через сопротивление резистора R6 происходит перезаряд конденсатора С. Скорость перезаряда относительно длительности рабочего импульса мала и определяется постоянной времени RsC. По достижении на емкости потенциала, равного -(-.Ее, на базе будет нулевой потенциал относительно эмиттера. Время перезаряда представляет собой паузу между рабочими импульсами. Как только напряжение на базе станет равно нулю, через транзистор потечет малый ток. Возрастание коллекторного тока вызывает появление ЭДС самоиндукции в коллекторной обмотке. Нарастает магнитный поток в сердечнике, и в базовой обмотке появляется ЭДС ВЗаИМОИНДуКЦИИ. ПОЛЯРНОСТЬ ЭДС В базовой обмотке такова, что к базе транзистора прикладывается «минус», а к эмиттеру «плюс». Развивается лавинный процесс. Ei ходе этого гюцесса формируется фронт рабочего импульса. Этот процесс называется прямым бло-кинг-процессом. Отсюда и произошло название генератора. Заканчивается лавинный процесс полным открыванием транзистора и переходом его в насыщенное состояние, которое характеризуется прекращением нарастания тока коллектора. Прекращение нарастания тока коллектора обусловливает окончание лавинного процесса. Идет формирование вершины плоской части рабочего импульса ( 12.25, б). На этом этапе происходит рассасывание неоснов-

Пока магнитопровод не насыщен, основная часть напряжения питания тратится на преодоление ЭДС самоиндукции рабочей обмотки, падение напряжения на нагрузке невелико, ток в нагрузке мал. Когда магнитопровод переходит в насыщенное состояние, ЭДС самоиндукции рабочей обмотки практически исчезает и все напряжение питания оказывается приложенным к нагрузке. Ток в нагрузке возрастает.

Если к управляющим обмоткам подведено положительное напряжение, то левый магнитопровод размагничивается, а правый переходит в более насыщенное состояние, ЭДС Е\ увеличивается, а ЭДС ?2

29. Неполный ответ. 30. Рабочий ток не зависит от полярности тока управления. 31. Вспомните недостатки простых (недифференциальных) магнитных усилителей. 32. Вспомните, как влияет обратная связь на коэффициент усиления. 33. Изменится фаза, но не амплитуда. 34. Вы ошиблись в вычислениях. 35. Вы правы, но для этого нужно нагрузку включить через выпрямитель. 36. Вы не учли гармоник более высокого порядка. 37. Учтите, что сопротивление нити зависит от температуры, которая, в свою очередь, зависит от тока. 38. Правильно. 39. В дифференциальной схеме ток холостого хода равен нулю. 40. Правильно, начальное подмагни-чивание магнитопровода приводит к увеличению тока при токе управления равном нулю. 41. Следует найти отношение изменения напряжения на выходе к изменению напряжения на входе. 42. Правильно, переменный магнитный поток уменьшается, так как ограничивается подвижность доменов. 43. Правильно, при встречном направлении магнитных потоков энергия из рабочей обмотки не будет поступать в обмотку управления. 44. Если сигнал имеет достаточную мощность, то можно. 45. Такой случай вполне обычен. 46. Для такого вывода нет никаких оснований. 47. Правильно. Это основной недостаток разомкнутой системы. 48. Первые автоматы появились значительно раньше. 49. Укажите другую причину. 50. Исполнительное устройство входит в состав регулятора. 51. В индукционном датчике при изменении магнитного потока генерируется ЭДС. 52. Правильно, увеличивается постоянная времени, а следовательно, и время срабатывания. 53. Ответ неполный. 54. Дроссельный магнитный усилитель не реагирует на полярность тока управления. 55. Степень насыщения магнитопровода зависит от тока, но не от его полярности. 56. Вспомните, зачем нужна положительная обратная связь в магнитных усилителях. 57. Полярность тока управления влияет только на фазу рабочего тока. 58. Коэффициенты усиления перемножаются при каскадном, т. е. последовательном, соединении усилителей. 59. Ошибка в вычислениях. 60. Правильно. Катушка с ненасыщенным магнитопроводом •— линейный элемент, а для стабилизации нужна нелинейность. 61. Индуктивность и индуктивное сопротивление катушки с немагнитным магнитопроводом не зависят от тока. 62. Правильно. Магнитные состояния магнитопроводов одинаковы, поэтому схема находится в уравновешенном состоянии. 63. Рабочая характеристика дифференциального магнитного усилителя проходит через начало координат. 64. Учтите, что магнитопровод перейдет в более насыщенное состояние. 65. Правильно, коэффициент усиления равен отношению изменений сигналов на входе и выходе усилителя. 66. Учтите, что магнитный поток катушки управления изменяет магнитное состояние магнитопровода. 67. Направление магнитных потоков играет существенную роль. 68. Правильно, в абсолютном большинстве автоматов этот сигнал предварительно усиливается. 69. Такой случай возможен, когда по-

щемуся остаточной индукцией -\-Вг, можно приписать значение 1, а состоянию с индукцией —Вт — значение 0. Если сердечник пронизать входным проводом возбуждения и выходным проводом считывания ( 4-3, а), то можно управлять магни-ным состоянием сердечника, а информацию об этом состоянии снимать со считывающей обмотки. При возбуждении сердечника полем +Ят, возникающим при подаче в об-мотку записи импульса тока соответствующей полярности ( 4-3,6), сердечник переводится в насыщенное состояние и после снятия поля оказывается в состоянии +ВГ. Эту операцию принято называть записью 1.

С целью уменьшения тока г приемника при /у = 0, а также тока 1у, необходимого для перевода магнитопровода в полностью насыщенное состояние в течение всего периода изменения магнитного потока, магнитопроводы МУ изготовляют обычно из ферромагнитного материала с «прямоугольной» петлей гистерезиса (см. 6.43, а) и стремятся свести к минимуму воздушные зазоры в магнитопроводе.

б) появление ложных срабатываний триггера. Если на вход цепи поступают импульсы различной длительности, то цепь передает без искажения только короткие импульсы, вызывающие переключение триггера ( 6.21, а). Импульсы большой длительности дифференцируются запускающей цепью ( 6.21, б). Большой положительный импульс, соответ-ствующий заднему фронту запускающего сигнала, поступая на базу транзистора Т\, перешедшего в насыщенное состояние, вызы-вает его запирание и новое переключение триггера. После окончания действия запус-кающего импульса требуемое изменение состояния триггера не обеспечивается.

Если входной (управляющий) сигнал Uy отсутствует, то под действием напряжения смещения UCM транзистор VT1 окажется в состоянии отсечки (закрытым), а транзистор VT2 перейдет в состояние насыщения, т. е. откроется, так как коллекторное напряжение транзистора VT1 через резистор R1 попадет на базу VT2. Напряжение на выходе 1/вых будет близко к нулю. При подаче достаточного отрицательного напряжения Uy 2* Ucp на вход транзистора VT1 последний начнет открываться, его коллекторное напряжение снизится, что приведет к запиранию транзистора VT2 напряжением смещения 1/см. А это повлечет за собой скачкообразное увеличение коллекторного напряжения транзистора VT2, которое через резистор R2 попадет на базу транзистора VT1 и обеспечит его переход в насыщенное состояние. На выходе появится напряжение 1/вых. Параметры схемы рассчитаны так, что одного только коллекторного напряжения транзистора VT2 недостаточно для удержания транзистора VT1 в насыщенном состоянии. Поэтому, как только входной сигнал уменьшится до значения Uy ^ 1/отп, транзистор VT1 выйдет из состояния насыщения, напряжение коллектора попадет через резистор R1 на базу транзистора VT2 и откроет его. Реле вернется в исходное состояние с нулевым напряжением на выходе. Таким образом, это реле преобразует плавно изменяющийся входной сигнал в дискретный выходной сигнал установленного уровня. Диаграмма работы реле представлена на 23-3,6.

Можно также обеспечить ждущий режим работы схемы на 6.20 без каких-либо изменений. Для этого нужно сохранить насыщенное состояние транзистора 77 и после окончания процесса перезаряда конденсатора, т. е. необходимо выполнить условие

Разрыв цепи в таких коммутаторах осуществляется механическим путем за счет быстрого размыкания контактов с помощью специального привода (пневматического, гидравлического, электромагнитного и др.). Контакты размещаются либо в глубоком вакууме (ря= 10~7ч-10~10 Па) [2.43], либо в среде с высокой электрической прочностью, например ше-стифтористой сере SF6 в жидком или газообразном (элегаз) состоянии [2.14, 2.44]. В обоих случаях обеспечивается быстрое восстановление изоляционных свойств межэлектродного зазора. При разрыве больших постоянных токов, присущих ИН, коммутаторы с подвижными контактами часто снабжаются дополнительными устройствами для создания паузы тока в период размыкания контактов. Обычно такие устройства содержат предварительно заряженный вспомогательный конденсатор, работающий гак же, как и в тиристорных коммутаторах. При создании паузы тока обеспечивается практически бездуговая коммутация цепи. Последовательно с коммутатором часто включается вспомогательный насыщающийся дроссель с узкой прямоугольной петлей гистерезиса [2.2, 2.44]. При протекании коммутационного тока от емкости и снижении полного тока в дросселе он выходит из насыщенного состояния, его индуктивность резко возрастает, что позволяет еш,е более снизить полный ток в коммутаторе во время размыкания контактов. Действительно, при разрыве цепи с индуктивностью создается ЭДС eL= — d*?Ljdt= —Ldi/dt — idLjdt. Первое слагаемое в правой части соответствует обычной ЭДС самоиндукции, направленной согласно с коммутируемым током (так как dijdt < 0), а второе слагаемое характеризует ЭДС, создаваемую за счет изменения индуктивности и направленную встречно по отношению к коммутируемому току (dL/di > 0). Эта ЭДС способствует бездуговой коммутации при разрыве цепи с ИН. Необходимая для создания паузы тока гп энергия конденсатора Wc связана с энергией, передаваемой в нагрузку WH, -л длительностью разрядного импульса tp соотношением [2.2] УС«0,25 Wu(tn/tp). Чем выше быстродействие коммутатора и меньше ?п, тем меньшая емкость требуется для создания паузы тока.

тает генератором на шунтирующий резистор, так как и в этой схеме ЭДС двигателя последовательного возбуждения не может быть больше приложенного напряжения сети. В этом режиме механическая характеристика машины имеет максимум момента. Объясняется это тем, что возрастание ЭДС вызывает уменьшение тока в обмотке возбуждения. Вначале, когда машина насыщена, поток ее мало изменяется, и момент с возрастанием угловой скорости и тока якоря продолжает расти, но, начиная с некоторой угловой скорости, поток машины резко уменьшается вследствие перехода из насыщенного состояния машины в ненасыщенное; это ведет к уменьшению момента, который при дальнейшем росте угловой скорости стремится к нулю. При номинальном моменте нагрузки и продолжительном режиме работы использование этой схемы включения двигателя также недопустимо.

Преобразователи напряжения в частоту обычно выполняются как управляемые мультивибраторы с емкостной связью ( 24-19), в которых частота определяется скоростью перезаряда конденсаторов от источника управ-ляющего напряжения, и с маг-нитной связью ( 24-20, о), иначе называемые мультивибраторами Ройера [Л. 238], в которых частота определяется скоростью перемагни-чивания сердечника от одного насыщенного состояния до другого ( 24-20, в). Скорость нарастания потока в сердечнике определяется

дополнительного времени на вывод его из насыщенного состояния. При этом на базу Т\ следует подать отрицательный импульс с амплитудой, несколько превосходящей — l/i, причем такой, чтобы на аноде Д\ появилось напряжение, достаточное для того, чтобы диод Д закрылся. Это приведет к TON у, что ток от транзистора Т потечет в выбранную линию по цепи Дь Т\, 1л, А\, П\ и далее в источник напряжения — U. Падение напряжения на триоде Т\ позволяет перекрывать возможный разброс падений напряжений на линиях. Правильный выбор напряжения — U и амплитудь импульса, подаваемого на базу Я), позволяет свести к минимуму потери мощности и достичь большей надежности возбуждения.

При снятии характеристики генератора независимого возбуждения увеличивают ток якоря путем изменения сопротивления нагрузки гп ( 14-22). С увеличением тока /„ увеличиваются размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря /яг„ — уменьшается напряжение генератора. С переходом магнитной системы от насыщенного состояния к ненасыщенному все быстрее уменьшается напряжение (характеристика 1 на 14-25); при коротком замыкании, когда сопротивление нагрузки равно нулю, ток короткого замыкания /'к э недопустимо велик — до 20 — 40-кратного номинального /ном для генераторов большой и средней мощности.

дополнительною времени, на вывод его из насыщенного состояния. При этом на базу Т\ следует подать отрицательный импульс с амплитудой, несколько превосходящей —L/i, причем такой, чтобы на аноде Д\ появилось напряжение, достаточное для того, чтобы диод Д закрылся. Это приведет к тому, что ток от транзистора Т потечет в выбранную линию по цепи Д\, Tlt 1л, А\, П\ и далее в источник напряжения —U. Падение напряжения на триоде Т\ позволяет перекрывать возможный разброс падений напряжений на линиях. Правильный выбор напряжения —U и амплитуды импульса, подаваемого на базу П\, позволяет свести к минимуму потери мощности и достичь большей надежности возбуждения.

Работа электронного ключа, который реализован на биполярном транзисторе, в идеальном случае аналитически описывается просто. Предполагается, что остаточное напряжение ?/ост= 0 при /к=0 (ввиду того, что ?4ыхЗ>?Акт). При этом линия насыщенного состояния транзистора проходит через начало координат. Напряжение на коллекторе насыщенного транзистора можно определить с помощью формулы Молла. Для п-р-п транзисторов, которые часто используются в модуляторах,

Для обеспечения насыщенного состояния транзисторов необходимо выполнение условий

Рассмотрим вначале работу блокинг-генератора без выпрямительного диода в цепи нагрузки. При включении питания начинается заряд конденсатора С, включенного в цепь базовой обмотки w6, через сопротивление R от источника питания с напряжением Е„. Когда напряжение на конденсаторе С достигнет значения, при котором отпирается транзистор VT, начинается формирование импульса. При этом за счет положительной обратной связи в базе транзистора VT формируется импульс тока базы, который вводит транзистор в насыщение. Ток базы может быть таким большим, что транзистор оказывается в состоянии глубокого насыщения. Поскольку импульс напряжения, снимаемый с базовой обмотки, приложен плюсом к базе, то конденсатор за время насыщенного состояния транзистора VT заряжается до некоторого отрицательного напряжения. Процесс заряда конденсатора показан на графиках 32.7 б. При этом сопротивление R6 в цепи базы ограничивает ток базы насыщенного транзистора VT.

Длительность импульса, генерируемого во время насыщенного состояния транзистора, определим из уравнения (32.6), положив 1К=ВЦ:

Важной добавочной функцией оконечного усилителя является защита силового транзистора. Из-за больших потерь мощности в транзисторе при перегрузках по току, когда транзистор выходит из режима насыщения, его перегрузочная способность оказывается значительно меньше, чем, например, тиристора. Поэтому защита должна обеспечивать быстрое выключение транзистора, находящегося в проводящем состоянии, при резком увеличении тока. Это можно осуществить путем контроля напряжения между коллектором и эмиттером силового транзистора и при выходе транзистора из насыщенного состояния обеспечить его выключение путем подачи через оконечный усилитель соответствующего сигнала на базу.