1 Магнитные свойства материалов



страница3/8
Дата09.08.2018
Размер0.81 Mb.
#43495
ТипЛекция
1   2   3   4   5   6   7   8

Режим работы ДМУ


Магнитный усилитель по схеме рис. 5 работает одинаково независимо от направления тока в обмотке управления, так как кривая намагничивания симметрична относительно координат. МУ такого типа называют однотактными (нереверсивными).

Если требуется чтобы усилитель реагировал на изменение полярности входного сигнала, применяют дроссель с начальным подмагничиванием постоянным током (рис. 6).



Для этого на том же стержне дросселя, кроме управляющей обмотки располагают обмотку начального подмагничивания W0, в которой направление постоянного тока не изменяется.

При одной полярности управляющего сигнала намагничивающие силы обмоток складывают, а при другой вычитаются или обеспечивают различие токов в управляющей цепи.

Для того, чтобы при Iy=0, Uвых=0 а при изменении полярности управляющего сигнала фаза выходного напряжения изменялась бы на 180 градусов, используют схему рис. 7.



Обмотки Wo соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения Uo. Управляющие обмотки Wy тоже соединены последовательно, а намотаны так, что при подаче сигала их намагничивающая сила в одном дросселе складывается с намагничивающей силой обмотки начального подмагничивания, а в другом вычитается.

При Iy=0, Iн=0, так как составляющие его два тока I1 и I2 в данной симметричной схеме равны по значению, но направлены противоположно. При подаче сигнала переменный ток в обмотке Wp слева увеличивается, а справа уменьшается, поэтому появляется ток в нагрузке. Аналогично действует схема при изменении полярности управляющего сигнала, но при этом преобладает ток правого дросселя, а фаза общего нагрузочного тока изменяется на 180 градусов.

Дроссель в режиме сглаживающего фильтра

Индуктивный фильтр применяется для выпрямителей средней и большой мощности, так как позволяет обеспечить непрерывность тока в цепи нагрузки и благоприятный режим работы выпрямителя.

На рис.1 представлена схема индуктивного фильтра (без потерь) с учетом, что нагрузка чисто активная, а внутреннее сопротивление выпрямителя равно нулю.

Рис.1 – Индуктивный фільтр


Под действием синусоидальной э.д.с. с амплитудой на нагрузке возникает напряжение с амплитудой:

Постоянная состовляющая напряжения на нагрузкеравна среднему значению напряжения на выходе выпрямителя,поэтому коэффициент сглаживания фильтра равняется коэффициенту фильтрации:



,

откуда индуктивность фильтра:




Учитывая, что коэффициент сглаживания, выраженный через коэффициент пульсации на входе и на выходе фильтра, определяется выражением:

а также пренебрегая единицей в выражении (1.3), получим:



Для выпрямителей с двухкратной частотой пульсации выпрямленного напряжения



Помимо индуктивного фильтра в маломощных выпрямителях широко применяется Г-образный индуктивно-емкостной фильтр (LC - фильтр).

Внешняя характеристика выпрямителя с LC – фильтром показана на рис.2.

Рис. 2 – Внешняя характеристика выпрямителя с LC - фильтром


Пологий участок является рабочим участком внешней характеристики. Большой наклон внешней характеристики выпрямителя с LC – фильтром обусловлен дополнительным падением напряжения в активном сопротивлении дросселя фильтра.

При наличии этого вида фильтра ток , протекающий через диод, можно представить в виде импульса прямоугольной формы с амплитудой (рис.3а), на который накладывается переменная составляющая.


Рис.3 – Ток диодов выпрямителя с LC - фильтром


Переменная составляющая определяется суммарным реактивным сопротивлением L и C, но, поскольку индуктивное сопротивление больше емкостного, переменная составляющая тока определяетсяпреимущественно величиной L.

Режим работы выпрямителя, при котором с помощью фильтра происходит разделение тока на две составляющие, возможен лиш до некоторого критического значения тока (рис.2). При режим работы выпрямителя изменяется (наступает режим разрывного анодного тока диодов). В этом режиме индуктивность L является элементом цепи заряда конденсатора, вследствии чего напряжение на конденсаторе повышается. Наступает режим работы выпрямителя, близкий к режиму работы с C – фильтром. При напряжение в виду зарада конденсатора до амплитуды значения напряжения .

Величина может составлять в зависимость от коэффициента сглаживания 0,05-0,1 номинального тока нагрузки. Случай необходимо учитывать ввиду возможного полуторакратного повышения напряжения на нагрузке.

Фильтры типа LC имеют лучшие характеристики, чем RC – фильтры, однако в них возможны резонансные явления. Во избежание этих влений рекомендуется выбрать для однозвенного фильтра

Коэффициент сглаживания LC фильтров определяется из выражения :

где m – число основных пульсаций выпрямленного напряжения за период питающего напряжения; – частота питающей сети.

Необходимым условием, обеспечивающим сглаживающее действие, является также соблядение соотношения:

Необходимое произведение LC можно определить из уравнения:

при

Для двухзвенного фильтра , где



–коэффициенты сглаживания первого и второго звеньев фильтра.

Если , то необходимо произведение LC для одного звена:



Двухзвенные LC-фильтры применяются, когда , так как при этом произведение суммарной индуктивности дросселей на суммарную емкость конденсаторов двухзвенного фильтра будет меньше произведения LC однозвенного фильтра, имеющего такой же коэффициент сглаживания.

Для увеличения коэффициента сглаживания дроссели фильтра выполняют с дополнительной (компенсационной ) обмоткой , включенной встречно с основной (рис.4). При этом переменные составляющие пульсации формирует в общем железе потоки, направленные навстречу друг другу и тем самым частично взаимно компенсируются. Это позволяет в 2…4 раза увеличить коэффициент сглаживания.

Рис.4 –Дроссель с компенсационной обмоткой

Число витков компенсационной обмотки должно быть равно:

Дроссель с компенсационной рекомендуется применять во втором звене двухзвенного фильтра.

Основным недостатком таких дросселей является влияние величины и характера загрузки выпрямителя на сглаживающее действие фильтра, так как с их изменением из-за сдвига фаз и изменения соотношения токов, протекающих в основной и компенсационной обмотках дроселя, компенсация переменных токов ухудшается.

Фильтры типа RC применяются при малых значениях токов (до 10…15 мА).

Коэффициент сглаживания ,

где – сопротивление фильтра.



,

где - падение напряжения на фильтре. Для двухзвенного фильтра:





Дроссель в режиме сглаживающего фильтра

Индуктивный фильтр применяется для выпрямителей средней и большой мощности, так как позволяет обеспечить непрерывность тока в цепи нагрузки и благоприятный режим работы выпрямителя.

На рис.1 представлена схема индуктивного фильтра (без потерь) с учетом, что нагрузка чисто активная, а внутреннее сопротивление выпрямителя равно нулю.

Рис.1 – Индуктивный фільтр


Под действием синусоидальной э.д.с. с амплитудой на нагрузке возникает напряжение с амплитудой:

Постоянная состовляющая напряжения на нагрузкеравна среднему значению напряжения на выходе выпрямителя,поэтому коэффициент сглаживания фильтра равняется коэффициенту фильтрации:



,

откуда индуктивность фильтра:




Учитывая, что коэффициент сглаживания, выраженный через коэффициент пульсации на входе и на выходе фильтра, определяется выражением:

а также пренебрегая единицей в выражении (1.3), получим:



Для выпрямителей с двухкратной частотой пульсации выпрямленного напряжения



Помимо индуктивного фильтра в маломощных выпрямителях широко применяется Г-образный индуктивно-емкостной фильтр (LC - фильтр).

Внешняя характеристика выпрямителя с LC – фильтром показана на рис.2.

Рис. 2 – Внешняя характеристика выпрямителя с LC - фильтром


Пологий участок является рабочим участком внешней характеристики. Большой наклон внешней характеристики выпрямителя с LC – фильтром обусловлен дополнительным падением напряжения в активном сопротивлении дросселя фильтра.

При наличии этого вида фильтра ток , протекающий через диод, можно представить в виде импульса прямоугольной формы с амплитудой (рис.3а), на который накладывается переменная составляющая.


Рис.3 – Ток диодов выпрямителя с LC - фильтром


Переменная составляющая определяется суммарным реактивным сопротивлением L и C, но, поскольку индуктивное сопротивление больше емкостного, переменная составляющая тока определяетсяпреимущественно величиной L.

Режим работы выпрямителя, при котором с помощью фильтра происходит разделение тока на две составляющие, возможен лиш до некоторого критического значения тока (рис.2). При режим работы выпрямителя изменяется (наступает режим разрывного анодного тока диодов). В этом режиме индуктивность L является элементом цепи заряда конденсатора, вследствии чего напряжение на конденсаторе повышается. Наступает режим работы выпрямителя, близкий к режиму работы с C – фильтром. При напряжение в виду зарада конденсатора до амплитуды значения напряжения .

Величина может составлять в зависимость от коэффициента сглаживания 0,05-0,1 номинального тока нагрузки. Случай необходимо учитывать ввиду возможного полуторакратного повышения напряжения на нагрузке.

Фильтры типа LC имеют лучшие характеристики, чем RC – фильтры, однако в них возможны резонансные явления. Во избежание этих влений рекомендуется выбрать для однозвенного фильтра

Коэффициент сглаживания LC фильтров определяется из выражения :

где m – число основных пульсаций выпрямленного напряжения за период питающего напряжения; – частота питающей сети.

Необходимым условием, обеспечивающим сглаживающее действие, является также соблядение соотношения:

Необходимое произведение LC можно определить из уравнения:

при

Для двухзвенного фильтра , где



–коэффициенты сглаживания первого и второго звеньев фильтра.

Если , то необходимо произведение LC для одного звена:



Двухзвенные LC-фильтры применяются, когда , так как при этом произведение суммарной индуктивности дросселей на суммарную емкость конденсаторов двухзвенного фильтра будет меньше произведения LC однозвенного фильтра, имеющего такой же коэффициент сглаживания.

Для увеличения коэффициента сглаживания дроссели фильтра выполняют с дополнительной (компенсационной ) обмоткой , включенной встречно с основной (рис.4). При этом переменные составляющие пульсации формирует в общем железе потоки, направленные навстречу друг другу и тем самым частично взаимно компенсируются. Это позволяет в 2…4 раза увеличить коэффициент сглаживания.

Рис.4 –Дроссель с компенсационной обмоткой

Число витков компенсационной обмотки должно быть равно:

Дроссель с компенсационной рекомендуется применять во втором звене двухзвенного фильтра.

Основным недостатком таких дросселей является влияние величины и характера загрузки выпрямителя на сглаживающее действие фильтра, так как с их изменением из-за сдвига фаз и изменения соотношения токов, протекающих в основной и компенсационной обмотках дроселя, компенсация переменных токов ухудшается.

Фильтры типа RC применяются при малых значениях токов (до 10…15 мА).

Коэффициент сглаживания ,

где – сопротивление фильтра.



,

где - падение напряжения на фильтре. Для двухзвенного фильтра:





Лекция 7

Характеристика управления ДМУ

Зависимость тока нагрузки МУ от тока управления , которую называют характеристикой “входа – выхода” или характеристикой управления.

В автоматических системах регулирования стремятся иметь элементы с постоянным коэффициентом усиления.

Поэтому используют только линейный участок характеристики Iн(Iy) (рис. 1).



С этой целью на сердечнике МУ помещают вспомогательную обмотку смещения с постоянным током Iсм, который регулирует ток, чтобы точка Iy=0 находилась у начала линейного участка характеристики (рис. 1).

Крутизну характеристики управления определяет коэффициент усиления тока.

Для повышения коэффициента усиления по току часто используют дополнительную обмотку обратной связи Wос, ток которой является частью выпрямленного тока нагрузки. Намагничивающая сила этой обмотки WосIокпропорциональна среднему выпрямленному току Iср и, следовательно, намагничивающей силе рабочей обмотки WN.



, где

-коэффициент обратной связи, зависящий от числа витков обмотки обратной связи и сопротивления резистора Rш, шунтирующего обмотку Woc.
Магнитный усилитель с само насыщением (МУС)

Кроме магнитных усилителей с внешней обратной связью, благодаря ряду преимуществ (сокращению габаритов, меньшего числи обмоток) широко применяют МУ с внутренней обратной связью, или самонасыщением.

Простейшая схема такого усилителя приведена на рис. 2.

Особенность МУС состоит в том, что положительная обратная связь (ПОС) осуществляется путем включения полупроводниковых диодов VD.

Полупериод, в течении которого диод открыт, называют рабочим, а полупериод, в течении которого диод закрыт –управляющим.

В рабочей обмотке Wp и сопротивлении нагрузки Rн протекает выпрямленный ток ip, постоянная составляющая которого создает магнитное поле обратной связи. Это поле даже при отсутствии тока в обмотке Wy усилителя стремится насытить сердечник, т.е. имеет место самонасыщение, в результате чего ток на выходе усилителя достигает значения близкого к максимальному.

Изменение магнитной индукции при работе МУС, показано на рис. 3.

При изменении напряжения U, приложенного к цепи рабочей обмотки Wp, индукция в сердечнике изменяется по закону (рис. 3б). Пока сердечник не насыщен (Bs) в рабочей обмотке и Rн протекает небольшой намагничивающий ток iμ. При wt=α индукция B достигает Bs, ток



При wt=π наступает управляющий полупериод, в течении которого цепь переменного тока закрыта диодом VD, а управляющая цепь возвращает сердечник в исходное состояние (рис. 3б). Форма тока в нагрузке при этом имеет вид показанный на рис. 3б.

Схема двухполупериодного УМС с нагрузкой на переменном токе приведена на рис. 4.

В положительный полупериод ток в нагрузке ip1 протекает в одну сторону, в отрицательный ток ip2 –в другую.

На рис. 5 приведены временные токи в нагрузке для схемы на рис. 4, соответствующие холостому ходу МУС, рабочему режиму и режиму максимальной отдачи (рис. 5, а, б, в).

Таким образом, двухполупериодные схемы МУС представляют собой как бы “сложение” двух однополупериодных схем (рис. 2) на одной нагрузке. Среднее значение тока в нагрузке двухполупериодного МУС будет вдвое больше, чем однополупериодного. То же касается и напряжения на нагрузке.





Бесконтактные электрические аппараты на дросселях насыщения с подмагничиванием.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Измерительные трансформаторы постоянного тока (ТПТ) выполняются на базе ДМУ, работающего в режиме вынужденного подмагничивания.

Обмотка управления в этом случае обычно имеет один виток в виде шины, по которой проходит постоянный ток, подлежащий измерению (рис. 3а). Нагрузкой является амперметр постоянного тока, включаемый через выпрямительный мост. Источник постоянного тока Iy обладает большой мощностью, а ЭДС основной частоты, трансформируемая из рабочей цепи (ввиду того, что wy=1), обычно составляет доли вольта и поэтому на ток Iy практически никакого влияния не оказывает.

Следовательно, ДМУ работает в режиме вынужденного намагничивания, ток ip имеет прямоугольную форму (рис. 3б), а ток в нагрузке после выпрямительного моста –постоянный.

Погрешность измерения будет тем меньше, чем меньше искажение формы тока, т.е. чем ближе характеристика материала к идеальной кривой намагничивания. Трансформаторы тока, выпускаются промышленностью на номинальные постоянные тока до 10000А и напряжения до 400кВ, погрешность не более ±1÷1,5% измеряемой величины. Измерение больших постоянных токов с помощью таких трансформаторов избавляет схему от дорогостоящих, крупногабаритных шунтов. Кроме того, при измерении тока в линии высокого напряжения низковольтная цепь электрически не связана с высоковольтной, что повышает безопасность работы.

Измерительные трансформаторы постоянного напряжения (ТПН)

Обмотка управления ДМУ включается на шины высокого постоянного напряжения Ey через добавочный резистор с большим сопротивлением Ry доб, (рис. 4) ограничивающим мощность



Сопротивление цепи управления



оказывается очень высоким, и ДМУ работает в режиме вынужденного намагничивания.



В рабочем режиме показание прибора



пропорциональны измеряемому напряжению. Однако, так как ток мал, обмотка имеет большое число витков и напряжение основной частоты, трансформируемое из рабочей цепи, оказывается существенным (до нескольких сотен вольт).

Недостатки:

-не удается скомпенсировать это напряжение;

-многовитковая обмотка wy обладает заметной межвитковой емкостью. Все это ухудшает форму тока в рабочей цепи и понижает точность трансформатора.

ТПН выпускается промышленностью на U=400кВ с погрешностью ±15%, Ry доб=40мОм .





Каталог: images -> PDF documents -> Electronni sistemu
images -> Н. И. Сулейманов Комплект контрольно-оценочных средств для оценки результатов освоения профессионального модуля разработан на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального
images -> По направлению подготовки
images -> Добавить гаджеты. Добавление гаджетов
images -> Техническое задание № apnip/C. 2/CS/Ind/01 Международный консультант по улучшенной производительности орошаемого земледелия
images -> Комплект контрольно-оценочных средств по профессиональному модулю пм. 01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Electronni sistemu -> Учебное пособие предназначено для изучения студентами неэлектротехнических специальностей вузов раздела «Основы электроники»


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница