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

Выполним сердечник из пластин 111-40. Толщина набора одного сердечника

6 = & ь а = 8 слі ; / = 7,57-4 = 30 см.

Сечение провода обмоток wу (при /у.

Пусть стабилизированное напряжение 300 в, а ток нагрузки 2 а. Для созда­ ния напряженности смещения самим током нагрузки требуется число витков

Это соответствует проводу диаметром 1,5 мм, но он не рекомендуется ГОСТом, поэтому берем ближайший больший диаметром 1,56 мм.

Магнитные усилители применяют в стабилизаторах не только по схеме рис. 7.17. Магнитный усилитель МУ может быть включен с вольтодобавочным трансформатором ВДТ по схеме рис. 7.20, а.

На рис. 7.20, б показаны магнитные усилители, подключенные к автотранс­ форматору АТ. При повышении напряжения сети 714У1 размагничивается, а МУ2 подмагничивается, и ток к нагрузке поступает в основном от понижающей части автотрансформатора. При понижении напряжения сети магнитные усилители меняются ролями, и ток к нагрузке поступает преимущественно от повышающей части автотрансформатора.

Магнитные регуляторы напряжения, описанные в § 7.4, не отличаются жест­ костью характеристик і/н (/н) (см. рис. 7.14, г). При автоматизации производст­ венных процессов желательно, чтобы установленный уровень выходного напря­ жения автоматически поддерживался при изменениях тока нагрузки и напряже­ ния питающей сети. Такие стабилизированные регуляторы можно создать пол­ ностью на магнитных элементах, что обеспечивает повышенную надежность устройства. На рис. 7.20, в приведена структурная схема такого регулятора [1.181, работающего по принципу отклонения. Исполнительным элементом яв­

165

ляется одноили трехфазный магнитный регулятор МРН, усилительным — два поляризованных магнитных усилителя МУ! и МУ2, нагрузками которых яв­ ляются обмотки управления а- и ß- трансформаторов регулятора.

Измерительный элемент состоит из датчика эталонного напряжения ДЭН— параметрического стабилизатора небольшой мощности на насыщенном дросселе и суммирующего магнитного усилителя СУ, в одну управляющую обмотку кото­ рого от ДЭН подается ток іэ, задающий уровень выходного напряжения, а в дру­ гую — ток, пропорциональный выходному напряжению регулятора. При от-

Рис. 7.20. Варианты применения магнитных усилителей для ста­ билизации напряжения

клонениях выходного напряжения от заданной величины разность токов, из­ меренная СУ, усиливается одним из поляризованных МУ и, меняя степень подмагничепности а- или ß-трапсформатора, способствует приведению выходного напряжения к заданному значению. Величину эталонного тока легко устанав­ ливать с помощью потенциометра.

§ 7.6. УСИЛИТЕЛИ В СХЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ И ИОННЫМИ ПРИБОРАМИ

Существует большая группа ионных приборов (тиратроны, игни­ троны), управление которыми (зажигание или гашение) осуществляет­ ся подачей импульса напряжения на сетку или электрод. Широко при­ меняют также полупроводниковые приборы— тиристоры различных типов, представляющие собой управляемые вентили, момент отпира­ ния которых (а в запираемых тиристорах — и момент запирания) происходит за счет подачи импульса напряжения на управляющий электрод. В схемах управления используют магнитные усилители.

На рис. 7.21, а изображена простейшая схема регулирования ско­ рости вращения и реверса двигателя постоянного тока с помощью ти­ ристоров. Силовая часть схемы, состоящая из якоря двигателя Д и триодных тиристоров ТТХи 7Т 2, питается синусоидальным напряже­ нием. ТТХ проводит ток в положительном, а 7Т 2 — в отрицательном полупериоде. Среднее за период значение тока в якоре, равное раз-

166

ности токов тиристоров, определяется разностью фаз отпирания ти­ ристоров. Управление тиристорами осуществляется однополупериодными магнитными усилителями с самонасыщением МУХ и М У2 (см. рис. 3.5), рабочие цепи которых питаются через трансформатор Тр от одного с якорем источника синусоидального напряжения. В обмотку wу поступает сигнал управления постоянного тока.

Рассмотрим сначала работу верхней половины схемы, управляющей тиристором ТТі. За счет напряженности обмоток смещения wCM рабочая точка МУг в управляющий для него полупериод опускается в исходное состояние 1 (рис. 7.21, б) и точки 2достигает лишь к концу

Рис. 7.21. Схема управления тиристорами при питании синусоидальным напряжением

рабочего полупериода. Протекающий по цепи Uc — Д р — R0 — wp—

— Uс ток холостого хода создает на R0 падение напряжения с поляр­ ностью, указанной на рисунке. Параметры схемы должны быть рассчи­ таны так, чтобы это падение напряжения было меньше э. д. с. Ед отпи­ рания диода Д у. Поэтому цепь управляющего электрода УЭ тиристо­ ра ТТ1 остается запертой и, несмотря на прямое для тиристора ТТХ напряжение (совпадающее с рабочим полупериодом МУг), ток через ТТі не появляется.

При подаче тока сигнала в wy его напряженность Я у, направленная навстречу Нсм, уменьшает АВ у, а значит, и АВ р. В результате этого (ср. рис. 3.5) на сопротивлении R0 в момент as появляется скачок напряжения £/вых, который, преодолевая э. д. с. отпирания диода Д у, подводится к управляющему электроду тиристора ТТѴ Тиристор открывается, и в оставшуюся часть полупериода питающее напряже­ ние подводится к якорю. Эти процессы повторяются каждый положи­ тельный полупериод, благодаря чему по якорю течет ток, постоянная составляющая которого создает вращающий момент двигателя. Изме­

167

няя ток сигнала, меняют фазу cts МУ, а следовательно, и фазу отпи­ рания тиристора, ток якоря и скорость вращения двигателя.

Подставляя в (3.28) для реального сердечника Вг вместо ß s, полу­ чим напряжение питания рабочей цепи

U c . ср = 4 /® p S ß r .

Длительность фронта нарастания напряжения на УЭ может быть вычислена по эмпирической формуле

Здесь а — коэффициент прямоугольности сердечника МУ1г определяе­ мый при напряженности

Чем короче тф, тем меньше нагрев тиристора за время перехода из запертого состояния в открытое. Для уменьшения тф сердечник МУ выполняют из пермаллоя 50НП или 65НП с высоким коэффициентом прямоугольности а и включают дифференцирующую цепочку Ддиф —

тающего напряжения. На рис. 7.21, г приведена зависимость средних значений токов через тиристоры и якорь от тока сигнала.

Отметим, что каждая половина схемы управления на МУг или М У2, примененная отдельно (без общей обмотки управления), представляет собой быстродействующий магнитный усилитель (гл. V).

В схемах, подобно рассмотренным, магнитный усилитель выполня­ ет роль ф а з о и м п у л ь с н о г о м о д у л я т о р а , т. е. уст­ ройства, преобразующего сигнал постоянного тока / у в фазу импульса на управляющем электроде.

Однако при питании рабочей цепи МУ синусоидальным напряже­ нием величина этого импульса сильно зависит от его фазы и при из­ менении фазы в диапазоне 150—160° изменяется в 4—6 раз. Чтобы стабилизировать величину этого импульса можно «срезать» верхнюю часть синусоиды ІІСс помощью балластного сопротивления и стаби­ литронов, шунтирующих первичную обмотку трансформатора Тр

(рис. 7.21, а).

Лучшим способом, обеспечивающим постоянство импульса напря­ жения на управляющем электроде, является питание рабочей цепи МУ переменным напряжением прямоугольной формы. Рассмотрим одну из возможных схем (рис. 7.22, а). Рабочая цепь питается от источ­ ника постоянного напряжения через транзисторы 7\ и Т 2, переклю­ чаемые через трансформатор Трх синусоидальным напряжением, пи­ тающим анодные цепи тиристоров. Эти транзисторы выполняют роль диодов рабочей цепиЛІУ, нагрузкой которого являются сопротивления R0, включенные через развязывающие трансформаторы. Физические

168

Рис. 7.22, Схема управления тиристорами при питании постоянным напряжением

откуда

Таким образом, фаза выходного импульса схемы управления ти­ ристорами линейно связана с величиной Аß y, которая может быть опре­ делена по динамическим кривым размагничивания (см. рис. 3.7).

Для управления тиристорами в трехфазных цепях можно создать схемы, подобные рис. 7.22, а, состоящие из трех сердечников с рабо­ чими обмотками и нагрузками, включенными через развязывающие трансформаторы. Если базовые цепи переключающих транзисторов пи­ тать напряжением двух параллельно включенных вторичных обмоток, принадлежащих соседним фазам, то рабочий полупериод может быть

169

«растянут» до 300° (рис. 7.22, в) за счет укорочения управляющего полупериода. Такое устройство позволяет изменять фазу импульса от нуля до 300°, что необходимо для управления тиристорами в трех­ фазных цепях [1.22 и 1.23].

§ 7 .7 . Н Е К О Т О Р Ы Е П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е В И Д Ы

У С И Л И Т Е Л Е Й

Промышленностью выпускается несколько видов магнитных усили­ телей .

В табл. 7.1 приведены технические данные усилителей серии ТУМ (тороидальный усилитель магнитный), выполненных на кольцевых сердечниках из пермаллоя по схеме магнитного усилителя с самонасыіцением с выходом постоянного тока. Усилители имеют несколько обмоток управления и предназначены для работы в системах автомати­ ческого регулирования в качестве входных и выходных усилителей, обеспечивающих усиление и суммирование нескольких управляю­ щих сигналов.

Н а п р я ж е н и е

в каскадных схемах с электромашинными и мощными магнитными уси­ лителями, а также в схемах с ртутными выпрямителями. Усилители серии ТУМ можно также применять в качестве бесконтактных реле.

Выпускаются они в общепромышленном, экспортном и тропическом исполнениях.

170