Файл: Солодухо Я.Ю. Автоматика электроприводов непрерывных станов горячей прокатки.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 1
</, |
возбуждения |
Интервал |
I |
|
Vмаксs i n U lt
Рис. IV-6. Однополупериодный маттнитный усилитель с управлением постоянным тсжом:
а — схема; б — петля гистерезиса (В — индукция, Н — напряженность
магнитного |
поля); |
в — напряжение; |
г — поток; |
д — ток; |
Вн — индукция |
насыщения; Н — коэрцитивная сила
;з U zzzzzzzzzzzzZ
д
60 |
Сеточное управление ртутными выпрямителями |
Появление тока /„ -приводит к изменению результирующих а.м- первитков, представляющих алгебраическую сумму ампервитков: управляющей и рабочей обмоток. Точка 3 является граничной: с этого момента начинается увеличение потока в сердечнике.
Абсолютная величина тока рабочей цепи на участке 1—2—3 очень мала. Ток рабочей цепи в точке 3
i„, —■^ макс sin шt-,
Я„
составляет для практически применяемых сердечников (как это показано в следующем разделе) тысячные или сотые доли мак
симального тока / Макс — ^макс-, протекающего в этой же цепи при
Ян
насыщенном сердечнике дросселя. Время h очень мало и можно считать, что изменение потока начинается практически при t « 0 .
На участке 3—4 происходит резкое изменение потока, что вы зывает появление значительной э. д. с. самоиндукции в рабочей и управляющей обмотках. Ток рабочей обмотки меняется на этом участке незначительно (определяется наклоном отрезка 3—4 пет ли гистерезиса, рис. IV-6, б), поэтому падение напряжения в со противлении нагрузки продолжает быть очень малым, и напря
жение питания практически уравновешивается э. д. |
с. самоин |
дукции. |
|
Можно записать |
|
и р= - е р= * ™ - , |
(IV-3) |
at |
|
где Дор — число витков рабочей обмотки; |
|
ер— э. д. с. самоиндукции рабочей обмотки; |
|
Uр — напряжение на рабочей обмотке. |
|
Выше было установлено, что |
|
Up = t/макс sin Wt. |
(IV-4) |
Изменение во времени потока дросселя по сравнению с пото ком Ф1 для точки 3 пропорционально площади, ограниченной кривой напряжения.
Подставляя в (IV-3) выражение (IV-4) и интегрируя, полу чаем
Ф —WpмJ UмаксSin a>tdt — |
I Wp |
-cos ш t |
С. (IV-5) |
Определив постоянную С при wt = 0, получим |
|
||
ф = Фмакс(1 — COS 0)0-Г Фь |
(IV-6) |
Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями 61
где Фиакс = f ^ |
м— — амплитуда изменения потока, которая бы- |
0) |
ЦУр |
ла бы достигнута, если бы дроссель не насыщался в точке 4 и из менение потока соответственно пунктирной линии на рис. IV-6, г.
Таким образом, кривая изменения потоку на участке 3—4, показанная на рис. IV-6, г, представляет собой отрезок косину соиды, сдвинутой по отношению к оси абсцисс.
. Кривая изменения тока в рабочей обмотке на участке 3—4 могла бы быть построена по точкам с помощью петли гистере зиса и кривой изменения потока (рис. IV-6, б, г). Надобности в этом, однако, нет, так как величина тока в интервале возбуж дения очень мала и характер изменения этого тока до точки 4 не представляет практического интереса.
В точке 4 сердечник дросселя насыщается (угол 0= oo£t назы вается углом насыщения) и ток рабочей обмотки возрастает скачкообразно до значения, определяемого сопротивлением на грузки и напряжением питания (рис. IV-6, д).
После насыщения дросселя напряжение питающей сети урав новешивается падением напряжения на сопротивлении нагрузки Д И. С уменьшением напряжения питания и тока рабочей обмот ки снижаются.и результирующие ампервитки. В точке 6 резуль тирующие ампервитки равны нулю. Точка 7 является граничной: с нее начинается уменьшение потока.
Угол wt7 почти равен и (рис. IV-6, в, г). Далее при ш^>я на пряжение питания становится отрицательным, однако ток в ра бочей цепи протекает в прежнем направлении при спадающем потоке под действием э. д. с. самоиндукции. Поток будет умень шаться до тех пор, пока не достигнет значения ф8 = фь опреде ляемого ампервитками управляющей обмотки.
Так как изменения потока за положительный (рабочий) и от рицательный (управляющий) полупериоды равны, а изменение потока, т. е. ф4—ф] пропорционально площади, ограничен ной кривой напряжения, то поток достигнет значения ф 1 при
<0^8 555 Jt + 0-
Параметры дросселя рационально выбрать таким образом, чтобы 2Фмакс =2ФН (более подробно это будет рассмотрено ниже).
Тогда формулу (IV-6) можно представить в следующем виде:
Ф = Фн (1 — cos со t) 4- Ф4. (IV-7)
Угол насыщения дросселя 0 можно регулировать теоретически в пределах 180°, изменяя с помощью управляющей обмотки дрос селя-значение- начального потока Фь Если Ф]=—Фн , то угол 0 = = 180°; если Ф1= +Фи , то угол 0 = 0. Полярность на управляю щей обмотке при этом не меняется.
62 Сеточное управление ртутными выпрямителями
Найдем зависимость угла насыщения дросселя f) от началь ного потока Ф[. Согласно условию 2Ф макс =2ФН можно написать
для момента насыщения |
|
|
фн =Ф„(1 — COS0) + ®1, |
(IV-8) |
|
откуда |
|
|
а |
ф1 |
(IV-9) |
COS 0 = |
---—, |
|
|
Фн |
|
или |
|
|
а |
ф! |
(IV-10) |
0 = arccos----. |
||
|
Ф„ |
|
Таким образом, получается 'не линейная, а именно арккосинусоидальная зависимость угла насыщения от начального по тока, определяемого ампервитками управления.
Быстродействие усилителя зависит от крутизны наклона сто рон петли гистерезиса по отношению к оси абсцисс. Чем ближе петля гистерезиса к прямоугольной, тем меньшее требуется из менение ампервитков управления для обеспечения заданного диапазона изменения угла насыщения и, следовательно, тем выше быстродействие.
Обратный ток вентиля ВР размагничивает дроссель и сдвига ет точки 7 и 8 в положение Та и 8а (рис. IV-6, б). Для получения
угла |
0 = 0 необходимо соответственно уменьшить |
ампервитки: |
||
управления. Этим компенсируется действие обратных токов. |
||||
В однополупериодных усилителях могут применяться сердеч |
||||
ники |
с непрямоугольной |
петлей гистерезиса. Для |
получения |
|
полного диапазона изменения угла |
насыщения от |
0 до 180° и |
||
соответствующего изменения начального потока |
от +Ф„ до> |
|||
—Фн |
здесь потребуется |
изменение |
полярности управляющих, |
|
ампервитков (рис. IV -ll,a). |
|
|
В некоторых случаях изменение полярности управляющих ампервитков является нежелательным. Для расширения диапа зона в этом случае оказываются полезными вентили с большими обратными токами (либо вентили с малыми обратными токами,, но шунтируемые омическим сопротивлением порядка нескольких, десятков тысяч ом).
Подобрав достаточно большую величину подмагничивающих управляющих ампервитков, можно скомпенсировать действие обратных токов при малых углах насыщения. Когда управляю щие ампервитки становятся равными нулю, размагничивающее действие обратных токов ничем не компенсируется и угол насы щения увеличивается.
Системы сеточного управления о однополупериодными усилителями 63-
Б. Однополупериодные магнитныеусилители с управлением на переменном токе
а) Идеализированные дроссель и вентили
Однополупериодным .магнитным усилителем можно управлять- и с помощью переменного тока. Такая схема была предложена примерно в 1950 г. Р. Рейми [39]. Нагрузочная и управляющая обмотки усилителя (рис. IV-7, а) питаются от трансформатора Т. Цепь нагрузки состоит из рабочей обмотки дросселя, вентиля ВР и сопротивления нагрузки RH . Цепь управления состоит из* управляющей обмотки дросселя, вентиля ВУ и управляющего сопротивления Ру . Вентили ВР и ВУ -включены встречно, чем* обеспечивается попеременное протекание токов управления и на грузки соответственно в отрицательном и положительном полупериодах.
Модификацией рассмотренной схемы является схема с одно обмоточным дросселем (рис. IV-8). Конструкция усилителя в-, этой схеме несколько упрощается, недостаток схемы — потен циальная связь цепей нагрузки и управления.
Проведем анализ работы усилителя для идеальных условий с- допущениями, аналогичными принятым в предыдущем разделе.
Начало управляющего отрицательного полупериода соответ ствует точке 1 (она жь л точка 8) на петле гистерезиса (см. рис. IV-7, б). Сердечник дросселя насыщен, поэтому управляющаяцепь активна и ток управления следует синусоидальному закону-
1у — |
Uу.ма»<с sin ui t , |
Rv
где Uу.макс — амплитуда питающего напряжения в цепи управ ления. С ростом тока управления увеличиваются ампервитки управления и в точке 2 достигают значения коэрцитивной силы. Можно написать
или |
iy2 Wy = — Нс I, |
|
(IV-11) |
||
У у.макс sin со t2jWy = Hc l, |
(IV-1 la)- |
||||
|
|||||
где |
Hc — коэрцитивная сила сердечника, а/см; |
|
|||
|
l — средняя длина магнитопровода сердечника, см; |
||||
|
Wy— число витков управляющей обмотки; |
|
|||
|
гу2 —-ток управления в точке 2. |
|
|
||
Из (IV-11 а) находим время t2: |
|
|
|||
|
t2~ — |
arcsin |
------ —— . |
(IV-12)> |
|
Это время тем больше, |
игу |
l^y-макс |
равных усло |
||
чем больше при прочих |
|||||
виях |
сопротивление Ry . |
|
|
|