Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу "Основи автоматики й автоматизація виробничих процесів", страница 2

,                                 (1.1)

де U_~ - напруга живильної мережі;

       R - активний опір обмотки W_Р і навантаження;

       ω - кутова частота мережі.

Таким чином, зміна постійного струму підмагнічування приводить до зміни μ _~ , що у свою чергу, приводить до зміни L і J_~ у ланцюзі навантаження.

Магнітна проникність міняється дуже сильно навіть при невеликих змінах струму підмагнічування, тому можна малими по величині вхідними сигналами керувати значними потужностями в ланцюзі навантаження.

Статична характеристика розглянутого магнітного підсилювача, тобто  залежність вихідного сигналу - струму в навантаженні J_Н від вхідного струму в обмотці керування J_У, приведена на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 - Статичні характеристики магнітних підсилювачів:

1 - однотактного небалансового; 2 - з початковим підмагнічуванням; 3 - із зовнішнім зворотним зв'язком; 4 - із внутрішнім зворотним зв'язком

 Як видно, характеристика симетрична щодо осі ординат, тобто  вихідний сигнал підсилювача не залежить від полярності вхідного сигналу. Такий підсилювач називається однотактним.

При необхідності зсуву статичної характеристики щодо осі ординат використовують додаткову обмотку зсуву W_СМ, розташовувану на сердечнику підсилювача аналогічно W_У і, що живеться від спеціального джерела постійного струму, і роблять початкове підмагнічування.

Дія W_СМ аналогічна дії W_У. Вид статичної характеристики магнітного підсилювача з початковим підмагнічуванням приведений на рисунку 1.2.

Для зміни крутості статичної характеристики магнітного підсилювача, тобто  зміни коефіцієнтів підсилення по струму чи по потужності, застосовують позитивний чи негативний зворотний зв'язок [1].

На рисунку 1.1 б приведена принципова електрична схема магнітного підсилювача з зовнішнім зворотним зв'язком, що реалізований уведенням додаткових обмоток W_ОС, через які протікає випрямлений струм навантаження підсилювача. При позитивному зовнішньому зворотному зв'язку обмотки W_ОС включають так, щоб створюваний ними підмагничиваючий потік збігався по напрямку з магнітним потоком, створюваним W_У. Очевидно, що для протилежної полярності струму керування такий зворотний зв'язок стає негативним, тому що включення W_ОС залишиться колишнім.

Принципова електрична схема магнітного підсилювача з внутрішнім зворотним зв'язком приведена на рисунку 1.1 в. Як видно з рисунка, через навантаження R_Н протікає перемінний струм. Через кожну з обмоток W_Р протікає однополуперіодний випрямлений струм. Оскільки амплітуда цього струму змінюється, його величина як і раніше визначається вираженням (1.1). Але оскільки напрямок його незмінний, цей струм створює додаткове підмагнічування сердечника, тобто  робоча обмотка одночасно виконує і роль обмотки зворотного зв'язку.       

Застосування внутрішнього зворотного зв'язку скорочує габарити і підвищує к.к.д. магнітного підсилювача, але при цьому стабільність роботи знижується.

Статичні характеристики магнітних підсилювачів з різними зворотними зв'язками приведені на рисунку 1.2.

Магнітні підсилювачі застосовуються як у точних вимірювальних пристроях потужністю в декілька часток вата, так і в схемах автоматичного керування великими  чи установками машинами, такими, наприклад, як конвеєрні чи піднімальні. У вимірювальній техніці вони застосовуються в схемах автоматичної компенсації вимірюваної величини, для посилення слабких термо-е.д.с., фотострумів і сигналів від тензометричних датчиків. Магнітні підсилювачі застосовуються також для керування двигунами постійного і перемінного струмів у різних пристроях, а також як гальванічні роздільники в регулюючих пристроях.

2. Опис лабораторного стенда

Зовнішній вигляд лабораторного стенда для дослідження магнітного підсилювача приведений на рисунку 1.3. На лицьовій панелі встановлені:

1) Магнітний підсилювач МУ;

2) Амперметр А1 для виміру струму керуючого сигналу;

3) Амперметр А2 для виміру струму початкового підмагнічування;

4) Амперметр А3 для виміру струму в навантаженні;

5) Вольтметр V1 для виміру напруги керуючого сигналу;

6) Вольтметр V2 для виміру напруги на навантаженні;

7) Тумблер К1 для включення живлення стенда з запобіжником і індикаторною лампою;

8) Тумблери К2 ... К8 для комутації досліджуваної схеми;

9) Потенціометр П1 для установки величини керуючого сигналу;

10) Потенціометр П2 для установки величини початкового підмагнічування.

Принципова електрична схема лабораторного стенда приведена на рисунку 1.4. Як досліджуваний підсилювач використовується промисловий магнітний підсилювач ТУМ. Як видно зі схеми, робочі обмотки W_Р розташовуються на різних стрижнях, а керуюча W_У й обмотка W, використовувана як  обмотка  зсуву чи обмотка зовнішнього зворотного зв'язку, є загальними для обох стрижнів.

Підсилювач має вихід на постійному струмі, тому що опір навантаження  R_Н = 250 Ом   включений   в   діагональ   випрямленого   моста  VD9 ...VD12.