книги / Основы автоматики

I l l

С достаточной для практики точностью на участке до насыще­ ния для МУ справедливо приближенное равенство

AV^.- среднее значение ампер-витков, создаваемых током

холостого хода рабочей обмотки при AW_= О;

AW_- ампер-витки, создаваемые постоянными составляющими токов всех обмоток МУ.

Рио.4 .17 . Статическая характеристика однотактвого МУ

Уравнение (4.19) называв* основным уравнением МУ. Из этого уравнения видно, что рабочие ампер-витки определятся ампервитками холостого хода и величиной постоянных ампер-витков. От направления последних AWp не зависит.

Для однотактных МУ, изображенных на рис.4.14 - 4.16, ра­ венство (4.19) может быть записано следующим образом:

Коэффициент усиления НУ по мощности

(4.23)

Ы 1 * а

Для увеличения коэффициента уоиления МУ по току А, , а следовательно, и коэффициента усиления по мощнооти крможно или уменьшать число витков рабочей обмотки, или увеличивать число витков обмотки управления.

При уменьшении числа витков рабочей обмотки ьур снижается индуктивное сопротивление u>Lp= wp а значит, увеличивается ток холостого хода. Чтобы величина тока холостого хода не ста­ ла недопустимо большой, число витков рабочей обмотки не может быть выбрано меньшим определенной величины.

Итак, возможности повышения коэффициента усиления по току уменьшением числа витков рабочей обмотки wp ограничены. Повы­ сить коэффициент усиления по току кх можно, увеличив число вит­ ков обмотки управления Wy. При этом возрастает ее индуктив­ ность Ly= Ufy , а следовательно, и инерционность МУ, харак­ теризуемая постоянной времени Ту . Чтобы величина постоянной времени Т не стала недопустимо большой, число витков обмотки управления не может быть выбрано чрезмерно большим.

Таким образом, есть определенный предел для коэффициентов усиления по току кх и по мощнооти кр , определяемый допусти­ мыми значениями тока холостого хода 1ХХ и постоянной време­ ни Ту ,

Магнитный^уоилитель^тем лучше, чем больше коэффициент уоиления^по мощности кр и чем меньше постоянная времени Ту . По­

Можно показать, что для однотактных МУ, показанных на схе­ мах рис.4.14 - 4.16, добротность

Из последнего выражения видно, что величина добротности зависит только от частоты напряжения сети f Пели мы увели­ чиваем коэффициент усиления по мощности, то тем самым мы уве-

и з

личизаеы и постоянную времени МУ. При уменьшении постоянной времени МУ уменьшается и коэффициент уоихения по мощности.

Для увеличения добротности МУ используютоя охемы магнит­ ных усилителей о внешними и внутренними положительными обрат­ ными связями.

2. Однотактный магнитный усилитель о внешней обратной связью

Схема однотактного магнитного усилителя с внешней обратной овяэыо показана на рио.4.18.

Обратная свяэь в усилителе создается током нагрузки, про­ текающим по обмотке обратной связи с числом витков шдс.

рис.4.18.Схема однотактного НУ с положительной обратной связью

Благодаря включению выпрямительного мостика, по обмотке обратной овяэи протекает ток всегда одного направления. Он со­ здает поток обратной связи Фос , направленный всегда в одну оторояу.

В МУ о обратной связью, как и в МУ без обратной связи, ток нагрузки изменяется лишь при изменении величины постоянных

m

ампер-витков AW_. В МУ с обратной связью ампер-витки AW_ со­ здаются не только током управления, а еще и током обратной связи. Поэтому статическая характеристика МУ с обратной связью существенно отличаетоя от статической характеристики МУ без обратной связи.

Вначале для упрощения рассуждений предположим, что ток хо­

В МУ с внешней обратной связью постоянные ампер-витки со­ здаются током, протекающим по обмотке обратной связи, и током

Рис.4.19.Статическая характеристика МУ с внешней обратной связью: а) при 1ХХ= 0; б) при 1ХХ 4 О

управления. При положительном токе управления потоки управле­ ния и обратной связи совпадают по направлению. Поэтому

Из формулы (4.28) находим

А/ - коэффициент усиления МУ с обратной овязьв. Извевыракения для коэффициента усиления по току МУ с обрат­

ной связью видно, что он больше коэффициента усиления по то­

на участке до насыщения характеристика НУ с обратной связью

усиливает его действие (положительная обратная связь). \ / Коэффициент усиления МУ по мощности пропорционален квадра­

ту коэффициента усиления МУ по току. Поэтому коэффициент уси­

постоянная времени. Поэтому добротность МУ с обратной связью Dtc выше добротности НУ без обратной связи D . Нетрудно по­

ты усиления НУ по току и мощности стремятся к бесконечности. При кос> 1 режим работы МУ становится релейным. По соображе­ ниям стабильности работы МУ коэффициент обратной связи Аос = s 0,96 ♦ 0,98. При квс= 0,98 коэффициент уоиления по току и добротность МУ с обратной связью в 50 раз больше коэффициента усиления по току и добротности МУ без обратной овязи.

При отрицательной токе управления поток управления направ­ лен против потока обратной связи. Поэтому

тив потока управления и поэтому ослабляет его действие (отри­

К этой обмотке прикладывается постоянное по величине напряже­ ние смещения UCM. Поток смещения направлен встречно потоку об­ ратной овяэи. Как известно, ток нагрузки завиоит от величины постоянных ампер-витков |AW_| . Поток смещения уменьшает AVf_

3 .Релейный режим работы магнитного усилители

В магнитном усилителе о внешней обратной связью при коэф­ фициенте обратной связи

ристику, называют релейным магнитным усилителем или бесконтакт­ ным магнитным реле.

Для обеспечения стабильной работы релейного МУ коэффициент обратной овяэи кос выбирают большим единице.

Рио.4 .20 .Характеристика релейного МУ:

а) при отсутствии смещения; б) при наличии смещения

Определим значения тока срабатывания 10тп (р и с.4 .2 0 ,а).

Релейный МУ срабатывает при постоянных ампер-витках AW_= 0. Перед срабатыванием постоянные ампер-витки создаются током хо­

Релейный МУ и отпускает при постоянных ампер-витках рав­ ных нуле. Но перед отпусканием по обмоткам обратной связи про­ текает уже не ток холостого хода 1ХХ , а максимальный ток на­ грузки 1мт . Поэтому величину тока отпускания найдем из урав­ нения

ремещать вдоль оои абсцисс. Например, можно сделать так, что­ бы ось ординат проходила посередине петли (рис.4 .2 0 ,б).

При изменении смещения изменяется величина токов сраба­ тывания и отпускания. Но ширина петли, характеризуемая раз­

Схема магнитного уоилителя с внутренней обратной связью изображена на рис.4.21. Благодаря включению диодов в цепь ра­ бочих обмоток по ним протекает ток, имеющий и переменную и постоянную составляющие. Постоянная составляющая тока рабочих обмоток создает поток обратной связи. Поэтому рабочие обмот­ ки МУ с внутренней обратной связью являются одновременно и об­ мотками обратной связи. Если бы обратный ток диодов равнялся нулю, то коэффициент обратной связи равнялся бы единице.Дей­ ствительно,

Обратный тон диодов, протекающий и по рабочим обмоткам, уменьшает поток обратной связи, а следовательно, и коэффици­

сопротивление которых изменяется в меньшей степени, чем обратное сопротивление ди­

одов. Сопротивление /?ш выбирают меньше обратного сопротивле­

тока холостого хода в МУ с внутренней обратной связью, так же как и в МУ с внешней обратной связью, используется обмотка смещения (см .рис.4 .21).

Конструкция МУ с внутренней обратной связью проще, а габа­ риты и вео меньше, чем у МУ с внешней обратной связью. Поэто­ му последнее время в МУ используется внутренняя обратная связь. Внешняя обратная связь используется лишь в релейных МУ.

5. Сравнительная опенка магнитных усилителей без обратной связи и с обратной связью

Главным достоинством магнитных усилителей с обратной связью является их большая добротность по сравнению с добротноотью МУ без обратной связи. МУ с обратной связью при одинаковом

коэффициенте усиления по мощности имеют меньшее инерционное запаздывание (меньшую постоянную времени) по сравнению о МУ без обратной связи.

МУ без обратной связи проще по конструкции, имеют меньшие габариты и вео. Главным достоинством МУ без обратной связи является большая стабильность их характериотик. Иэ формулы (4.22) видно, что коэффициент усиления МУ зависит только от

В МУ с обратной связью коэффициент обратной овяэи изменяется при изменении сопротивлений диодов, обмоток обратной связи и по некоторым другим причинам. Это приводит к нестабильности характеристик.

6. Обозначение магнитных уоилителей на электроохемах

Пример обозначения обмоток и сердечников магнитных усили­ телей показан на рис.4.22.

Сердечник МУ, независимо от его конструкции, обозначает­ ся в виде отрезка лирной линии.

Все обмотки МУ наматываются на станках в одном направлении. Начало обмотки обозначают на электросхемах жирной точкой. На

тактного МУ без обратной связи, собранного на двух сердечни­ ках, с двумя встречно включенными рабочими обмотками и обмот-