![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Пермь 2008
Лабораторная работа №3 «Исследование магнитных усилителей»
Выполнил: ст. гр. РНГМ-04-2 Гараев Р.Р.
Проверил: Токарев В.В.
Пермь 2008
Цель работы: изучение принципа действия и особенностей построения основных схем включения магнитных усилителей, экспериментальное определение параметров и характеристик магнитного усилителя одной из серий, допускаемых промышленностью.
Общие сведения Магнитные усилители (МУ) используются в различных системах и устройствах автоматики. Широкое применение находят они и в системах автоматики предприятий горной промышленности. Здесь МУ используются для соединения различной бесконтактной аппаратуры: в схемах автоматического управления электроприводом по системе Г-Д; в схемах тирмоторных преобразователей для привода постоянного и переменного тока; в схемах автоматизации в таких стационарных установок, как подъем, вентиляторы главного проветривания, компрессорные и водоотливные установки. Применяются МУ и в схемах автоматических защит, автоматического контроля, сигнализации и др. Принцип действия МУ основан на использовании характера зависимости магнитной проницаемости ферромагнитных материалов для переменного тока от величины подмагничивающего постоянного тока. Это свойство ферромагнитных материалов позволяет за счет малых изменений управляющего тока получать значительные изменения мощности в нагрузке. Принцип действия МУ может быть показан на примере двух дросселей с подмагничиванием (рис.1, а). Параметры сердечников и расположенных на них обмоток переменного тока При отсутствии тока подмагничивания характеристика
Примерный вид Индуктивность дросселя при отсутствии зазора зависит от магнитной проницаемости:
где
Переменный ток:
где R- реактивное сопротивление рабочих обмоток и нагрузки;
Т.о., в МУ изменение тока подмагничивания Зависимость
Параметры магнитных усилителей Коэффициент усиления по току на линейном участке
где
Коэффициент усиления мощности:
где
Постоянная времени определяется в основном инерционностью цепи управления. Для усилителей без обратной связи с последовательным соединением обмоток она может подсчитана по формуле:
где
Индуктивность цепи управления являются сложной функцией, зависящей не только от параметров обмотки управления, но и от параметров нагрузки. С некоторой погрешностью она может быть определена по формуле:
где
Отношение коэффициента усиления по мощности к постоянной времени называется коэффициентом добротности МУ:
Как видно из формулы (8), чем больше Коэффициент полезного действия МУ:
Обратная связь в магнитных усилителях Обратные связи (о.с.) могут быть положительными и отрицательными. При положительной о.с. сигнал ее совпадает по направлению с входным сигналом; при отрицательном о.с. эти сигналы направлены встречно. В магнитных усилителях обычно применяется положительная связь, т.к. в этом случае увеличиваются коэффициенты усиления по мощности и по току. Обратные связи в МУ могут быть электрическими и магнитными. В первом случае сигнал о.с. представлен током или напряжением и используется в основном в качестве отрицательной о.с. Во втором случае сигнал о.с представлен намагничивающей силой сердечника МУ и применяется при положительной обратной связи. По способу осуществления о.с. в МУ могут быть внешние и внутренние. Для осуществления внешней о.с. необходимо иметь дополнительную обмотку – обмотку о.с. Принципиальная схема однотактного МУ с внешней о.с. паказана на рис.2, а.
В магнитных усилителях как без обратной связи, так и с обратной связью выполняется трансформаторный закон: без введения обратной связи:
с введением обратной связи:
Знак (+) соответствует положительной обратной связи, знак (-) – отрицательной. При обратной связи по току Тогда коэффициент усиления по току: для положительной обратной связи:
для отрицательной обратной связи:
где При введении положительной о.с. возможны три случая: 1. С введением о.с. вся характеристика смещается влево. Это объясняется тем, что с введением о.с. при
причем
2.
3. Схемы МУ с внутренней о.с. показаны на рис.2, б, в. При внутренней о.с. в цепь рабочего тока включается выпрямитель В, в результате чего по рабочим обмоткам МУ будет протекать однополупериодный ток. Этот ток можно разложить на постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая однополупериодного рабочего тока создает подмагничивание сердечника МУ, что и обеспечивает эффект обратной связи. Таким образом, рабочая обмотка одновременно выполняет и роль обмотки о.с. Поскольку величина выпрямленного тока равна В настоящее время преимущественное распространение получили магнитные усилители с внутренней о.с., которые выгодно отличаются от усилителей с внешней о.с. меньшим числом обмоток, а следовательно, и и меньшими габаритами, меньшими потерями в меди, большим к.п.д.
Двухтактные МУ В тех случаях, когда необходимо, чтобы магнитные усилители обеспечивали отсутствие выходного сигнала при · Дифференциальная · Мостовая · Трансформаторная Дифференциальная схема МУ показана на рис. 3, а. В этой схеме параметры дросселей одинаковы. Вторичная обмотка трансформатора Обмотки подмагничивания включены так, что в одном из дросселей токи
Характеристика получена как разность токов, протекающих в дросселях
Описание лабораторной установки и указания по проведению эксперимента В лабораторной установке используется магнитный усилитель из серии ТУМ типа ТУМ–А2–II–М. Обозначение магнитных усилителей серии ТУМ складывается из следующих элементов: Ø ТУМ – тороидальный усилитель магнитный; Ø А – конструктивное исполнение (на пластмассовой основе); Ø 2 – габаритный номер исполнителя; Ø I – номер исполнения нагрузочных (рабочих) обмоток; Ø I – номер исполнения обмоток управления; Ø М – модернизированный.
Номинальные данные магнитного усилителя ТУМ–А2–II–М
Нагрузочные обмотки
Напряжение питания 36 В Номинальный ток нагрузки 300 mА Номинальное сопротивление нагрузки 65 Ом Число витков рабочих обмоток (одной) 850 Сопротивление рабочей обмотки 11, 4 Ом Обмотки управления Номинальная н.о. управления
Характеристика обмоток дана в табл. 1, где Таблица 1
На двух тороидальных сердечниках магнитного усилителя ТУМ размещены два комплекта рабочих обмоток Магнитный усилитель ТУМ–А2–II–М расположен на панели стенда. На эту панель выведены все концы обмоток МУ, выводы четырех германиевых диодов, а также выводы от блока питания со следующими величинами напряжений: 36; ±24; ±12; ±6. Здесь же расположены тумблер, подающий питание на схему, необходимые измерительные приборы и реостаты. Порядок выполнения работы Собрать схему в соответствии с рис. 4. В качестве При выборе измерительных приборов необходимо руководствоваться следующими ожидаемыми пределами изменений токов и напряжений: Изменяя значение тока управления ПРИМЕЧАНИЕ: направление тока в обмотке целесообразно изменять переключением проводников на зажимах обмотки. За положительное направление тока считать такое, когда на начало обмотки
Результаты эксперимента свести в табл. 2. По данным таблицы рассчитать значения На основании результатов эксперимента и расчете построить графики зависимостей
|