Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

Два последних слагаемых выражения (7.28) представляют собой ошибку ин­ тегрирования, для уменьшения которой необходимо снижать ток обмотки управ­

"п +

Г = -

1+ Rc

Из передаточной функции (7.30) следует, что при подаче на вход схемы по­ стоянного напряжения (Увх выходное напряжение нвых будет нарастать по экспоненте [ср. (7.30) и (3.18)] и только при условии Тр > 1 схема выполняет функцию интегратора [ср. (7.30) и (7.29)].

Оценим ошибку интегрирования схемы при конечном значении коэффициен­ та усиления для частного случая, когда (Увх — постоянная величина. Для этою

перейдем от изображений к оригиналам. Заменив в (7.29) Тп через Т, для идеаль­ ного интегратора получим

Выходное напряжение реального интегратора из (7.30)

150

Например,

при і = 0,05Г ö = 2,4%; при t = 0,1 Г б = 4,8%; при / = 0,57' б = 21,3%.

Из приведенных цифр видно, что относительно точное интегрирование воз­ можно только при условии / < Т. Выражение для ошибки б справедливо лишь до режима короткого замыкания, т. е. когда удовлетворяется неравенство

ИВ Ы Х ^ IК З Ян •

Вравенстве (7.28) и соответствующей ему передаточной функции (7.30) не учитывается постоянная времени 7’у собственно усилителя (см. формулу (3.15)].

Передаточная функция интегратора с учетом 7’у имеет сравнительно сложное

выражение, однако при обычных в практике соотношениях

^оос

Рис. 7.10. Схема дифференцирующего магнит­ ного усилителя

ее можно представить в следующем виде:

1

И7(р) =

1 + Я в х / Я у

( И - Г р )

Таким образом, если учесть 7’у, то в знаменателе передаточной функции по­

явится член второй степени.

Необходимо отметить, что ошибка от тока іу в выражении (7.28) представ­ ляет собой интегральную функцию и, следовательно, накапливается с течением

времени.

Во избежание этого интегрирования ошибки от тока іу у интегрирующего усилителя не должно быть дрейфа (ухода) нуля, так как в противном случае появление ивых в отсутствие сигнала ивх приведет к появлению зарядного тока конденсатора от выходного напряжения, который, протекая по Шу.оос> вызовет

дальнейшее ложное возрастание ивых■ Особенностью схемы рис. 7.9 является обратный знак у иВых п0 сравнению

с «вх (см. рис. 7.7). Для сохранения знака обмотки управления и ООС должны быть выполнены раздельными (см. рис. 7.6) с включением емкости последователь-

151

При достаточно малом токе іу можно полагать, что выходное напряжение на

нагрузке будет равно падению напряжения на R0ос от входного тока, прибли­ зительно равного току ;0ос;

рования, которой соответствуют два последних слагаемых в правой части (7.32), необходимо выполнить обмотку Wy.oocc возможно меньшим сопротивлением /?у и уменьшить ток /у в управляющей обмотке, доведя усилитель до границы релей­ ного режима работы.

При постоянной времени ДС-цепочки Гц = Лоос С максимальное значение производной входного напряжения ограничивается значением (7ВЫХ max> соот­

ветствующим режиму короткого замыкания магнитного усилителя:

Если в (7.32) заменить падение напряжения /у/?у через коэффициент усиле­ ния по напряжению собственно усилителя

ЧКу

иперейти к изображениям (Увх и 77ВЬІХ:

то передаточная функция дифференцирующего усилителя

где постоянная времени

Из выражения 117 (р) видно, что схема приближается к идеально дифферен­ цирующей лишь при условии Тр < 1.

Другие примеры использования магнитных усилителей в аналоговой тех­ нике обработки информации см. в [1.11, 1.12].

152

§7.3. УСИЛИТЕЛИ ТОКОВОГО ТИПА В ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ

ИАНАЛОГОВОЙ ТЕХНИКЕ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Магнитные усилители, обладающие высокой надежностью и ста­ бильностью, можно применять в современной технике измерений, свя­ занной с усилением измеряемых величин, автоматической записью,

передачей их на расстояние и т. и.

Описанные в § 7.2 усилители с глубокой отрицательной обратной связью (масштабный, развязывающий и др.) с успехом используют в тех случаях, когда выходной величиной является напряжение. Рас­ смотрим схему усилите­ ля, входной и выходной величинами которого является ток.

Для измерения сла­ бого постоянного тока Іх в разрыв его цепи включают обмотку уп­ равления wy (рис. 7.11) первого каскада магнит­ ного усилителя с ООС, которая служит для

стабилизации характе­ ристики и уменьшения входного сопротивления усилителя до такой

величины, чтобы его включение не отражалось на измеряемой цепи. Нагрузкой может быть самописец или другой регистрирующий при­ бор. Ток /оос протекает под действием падения напряжения от тока

нагрузки на сопротивлении шунта.

Если при разомкнутой ООС коэффициент усиления по току равен

где ток / у в обмотке управления представляет собой ошибку измере­ ния.

При достаточно большом k/ выражение (7.35) примет вид

Roos + Ru

*1 оос

153

Оіедовательно, ток нагрузки жестко связан с измеряемым током, если сопротивления RU1 и R ooc сделать достаточно стабильными.

Необходимая величина ki достигается путем применения много­ каскадных усилителей с положительными внешними связями или с самонасыщением, причем усилитель работает на границе релейного ре­ жима.

Входное сопротивление схемы с ООС

во столько раз меньше сопротивления обмотки управления, во сколько раз коэффициент усиления по току с ООС меньше коэффициента уси­ ления без нее.

Применение таких токовых операционных усилителей может быть целесообразным, например, когда нагрузкой усилителя являются обмотки управления следующих операционных усилителей. В этом случае отпадает необходимость представления переменных в виде то-

а коэффициент усиления по току схемы с замкнутой ООС при доста­ точно большом ki

Rqoo~Ь Rg

kj ooc -- '

Rn,

На базе токового суммирующего усилителя приемами, рассмотрен­ ными в § 7.2, можно выполнить умножающие, интегрирующие и дру­ гие виды операционных усилителей.

противление усилителя не должно превышать 7 ом\ ошибка измерения не должна превышать одного процента максимального значения измеряемого тока. Пола­ гаем, что усилитель работает в пропорциональном режиме.

Решение. Максимальное значение тока в обмотке управления

шах — 0,01/jc max —0,01*10 — 0,1 ма.

154