Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

новном в следящих системах с индукционными датчиками рассогласо­ вания. Работа полупроводниковых усилителей основана на исполь­ зовании усилительных свойств полупроводниковых элементов.

В последнее время в следящих системах гирокомпасов все боль­ шее распространение получают магнитные усилители.

Магнитный усилитель — электромагнитное устройство, в котором используется зависимость изменения магнитной проницаемости фер­ ромагнитных материалов от величины подмагннчивания их постоян­ ным током. Магнитные усилители, хотя и имеют значительную маг­

на вход усилителя одновременно (для чего необходимо только пре­ дусмотреть на вводе усилителя соответствующее число управляющих обмоток);

мгновенность действия после включения.

Основным элементом магнитного усилителя является усилитель­ ный дроссель, на Ш-образном сердечнике которого расположены управляющая и рабочая обмотки. Чтобы уяснить принцип действия магнитного усилителя, рассмотрим физические явления, происходящие в усилительном дросселе. Для этого обратимся к рис. 84, на котором схематически изображен дроссель, являющийся простейшим магнит­ ным усилителем.

Обмотка / этого дросселя, называемая управляющей, питается постоянным (выпрямленным) напряжением входного сигнала и=. Эту обмотку часто называют подмагничивающей. Обмотка II, называемая

где R — активное сопротивление цепи обмотки и нагрузки;

— индуктивное сопротивление обмотки.

133

Индуктивное сопротивление обмотки определяется выражением

X l = 4>L,

где о — угловая частота переменного тока;

L — индуктивность рабочей обмотки, зависящей от магнитной проницаемости р материала сердечника.

Индуктивность и магнитная проницаемость связаны между собой следующей зависимостью:

0,4Jlw^Q

где К

Из равенства (52) видно, что индуктивность обмотки прямо про­ порциональна магнитной проницаемости материала сердечника. В свою

и других ферромагнитных сплавов, обладающих большой магнитной проницаемостью при малых значениях напряженности магнитного поля.

Если допустить, что переменное напряженней^, в цепи обмотки II (см. рис. 84) устойчиво по величине, то из выражения (51) видно, что ток, а значит, изменение напряжения и соответственно мощности зависит от величины индуктивного сопротивления X l, так как активное сопротивление цепи обмотки и нагрузки R не изменяется.

134

Так как магнитная проницаемость зависит от напряженности маг­ нитного поля, то она зависит и от величины тока /, проходящего в подмагничивающей обмотке /, который создает магнитное поле напря­ женностью

0,4я (I = од)

Иными словами, индуктивность L (а значит, и индуктивное сопро­ тивление X l) зависит от величины управляющего (подмагничивающего) постоянного то к а /= . Если материал сердечника обладает боль­ шой магнитной проницаемостью, то оказывается возможным значи­ тельно изменять сопротивление рабочих обмоток и, следовательно, резко изменять ток в их цепи за счет небольших изменений величины входного сигнала w= . В этом и заключается процесс усиления сигнала.

Так как наибольшие изменения магнитной проницаемости полу­ чаются при малых значениях ампер-витков подмагничивающей обмот­ ки, то наиболее выгодным режимом работы магнитного усилителя является подача на управляющую обмотку слабого сигнала.

На этом принципе основано действие усилительного дросселя (см. рис. 84). При питании подмагничивающей обмотки / постоянным или выпрямленным током уменьшается магнитная проницаемость сердечника-магнитопровода, а следовательно, и идуктивное сопро­ тивление рабочей обмотки II. В результате этого в цепи рабочей обмот­ ки значительно увеличивается сила тока. Обмотка II создает в сердеч­ нике переменный магнитный поток Ф ^, индуктирующий в управ­ ляющей обмотке / электродвижущую силу, которая искажает вход­ ной сигнал ц= . Для устранения этого нежелательного явления рабочая обмотка намотана на крайних стержнях сердечника. Обе половины обмотки намотаны так, что переменные магнитные потоки Фх в крайних стержнях суммируются, образуя общий магнитный поток Ф2, а в среднем стержне взаимно компенсируются, так как они направ­ лены в противоположные стороны. Такая намотка рабочей обмотки исключает искажение управляющего сигнала, так как э. д. с., индук­ тируемые потоками Фх в среднем стержне, скомпенсированы, и в управляющей обмотке не будет возникать нежелательная э. д. с. пе­ ременного тока, искажающая входной сигнал. Коэффициент усиления

паса необходимо, чтобы усилитель имел такую характеристику, при которой в случае отсутствия управляющего сигнала (выпрямленного

135

сигнала рассогласования) ток на выходе усилителя был бы равен нулю, а при наличии этого сигнала резко возрастал.

Кроме того, при изменении полярности входного сигнала фаза . тока на его выходе должна изменяться на 180°, т. е. характеристика усилителя должна быть симметричной кривой, проходящей через нулевую точку. Этим требованиям отвечают получившие наибольшее распространение двухтактные схемы магнитных усилителей — диф­ ференциальная и мостовая. Конструкция их более сложна и будет рассмотрена подробно в описании конструкции гирокомпасов.

Резонансный усилитель (безламповый) применяется в некоторых гирокомпасах, например в гирокомпасе типа «Амур». В резонансном

моста имеют общий участок АС и оба получают питание от 2-й и 3-й фаз трехфазного тока 120 В, 500 Гц. Трансформатор представляет собой Ш-образный сердечник из пермаллоя, на крайних стержнях кото­ рого намотаны полуобмотки wl и w2. На среднем стержне расположе­ на вторичная обмотка w3, включенная в цепь вспомогательной обмотки двигателя АДП-1. Первичные полуобмотки wl и w2 с конденсаторами С1 образуют два последовательных резонансных контура, настроен­ ных на частоту 500 Гц, которые включены параллельно. Регулиру­ емые сопротивления R3, R4 и переходные жидкостные сопротивления R1 и R2 шунтируют полуобмотки wl и w2.

Принцип работы резонансного усилителя заключается в следу­ ющем. При согласованном положении следящей сферы и гиросферы в точках А и С не возникает никакой разности потенциалов. В этом

воположные по направлению токи Д. Поэтому во вторичной обмотке трансформатора, а следовательно, и во вспомогательной обмотке двигателя АДП-1 ток протекать не будет.

136

В случае рассогласования следящей сферы с гиросферой изменя­ ются переходные сопротивления R1 и R2, равновесие первого моста нарушается, и в результате в точках А и С появляется напряжение рассогласования. Вследствие этого в плечах второго моста (полуобмотках wl и m2) появляется ток / 2, который в одной полуобмотке совпа­ дает по направлению с начальным током Д, а во второй полуобмотке противоположен ему. Поэтому в одной обмотке ток увеличивается, а в другой уменьшается, и, следовательно, в одной обмотке постоянная составляющая переменного тока увеличивается, а в другой уменьшается (т. е. изменяется подмагничивание стержней). Это ведет к изменению числа ампер-витков в крайних стержнях трансформатора. Ампервитки первичной обмотки выбраны таким образом, что трансформатор работает как раз на пропорциональном участке своей характеристики по магнитной проницаемости (см. рис. 85). В этом случае незначи­ тельное изменение ампер-витков ведет к изменению магнитной прони­ цаемости сердечника и, следовательно, к резкому изменению индуктив­ ности цепи.

В результате магнитная проницаемость одного крайнего стержня резко увеличивается, а другого — резко уменьшается, что объяс­ няется местными изменениями намагничивания материала стержней. Изменение магнитной проницаемости материала стержней ведет к зна­ чительному изменению индуктивного сопротивления полуобмоток wl и w2, и, следовательно, один из резонансных контуров можно счи­ тать индуктивным, а второй — емкостным.

При индуктивном сопротивлении цепи напряжение по фазе опере­ жает ток на 90°, а при емкостном, наоборот, ток опережает напряже­ ние по фазе на 90°. В этом случае в резонансных контурах при встреч­ ном включении полуобмоток wl и w2 получается резонанс напряжений. Индуктированное во вторичной обмотке трансформатора (усиленное) напряжение поступает на вспомогательную обмотку двигателя АДП-1. При изменении стороны рассогласования следящей сферы с гиросфе­ рой фаза напряжения сигнала в точках А а С изменяется на 180°, и, следовательно, теперь уже в другой полуобмотке трансформатора ток / 2 будет совпадать с начальным током Д. Поэтому и фаза индукти­ рованного напряжения во вторичной обмотке также изменяется, чем и обеспечивается реверсирование следящего двигателя. Двигатель АДП-1 будет вращать следящую сферу до тех пор, пока не восстано­ вится равновесие первого моста (R l = R2), т. е. до момента согласо­ вания положения следящей сферы относительно гиросферы. В момент восстановления равновесия моста напряжение сигнала в точках А и С станет одинаковым и следящий двигатель остановится.

§ 34. СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ПОКАЗАНИЙ ГИРОКОМПАСОВ

Для передачи показаний основного прибора на расстояние в гирокомпасных схемах применяются системы электрических дистан­ ционных синхронных передач, работающих на постоянном и перемен­ ном токе.

137