Исследование двухтактного магнитного усилителя: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Электрические и электронные аппараты»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО

«Сибирский государственный индустриальный

университет»

Кафедра  “Автоматизированный электропривод                                                         и промышленная электроника”

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХТАКТНОГО МАГНИТНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Методические указания к выполнению                                                        лабораторной работы по курсу                                                           «Электрические и электронные аппараты» для специальности 140604, 140610

Новокузнецк

2007

УДК 621. 375. 127: 621. 318. 435. 3 ( 07 )

          Исследование двухтактного магнитного усилителя: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Электрические и электронные аппараты». Специальность 140604, 140610. / Сост.: А.В. Темников, О.А. Игнатенко:  СибГИУ – Новокузнецк, 2007. – 18 с., ил.

Приводится теория двухтактного магнитного усилителя, область применения  и  методические указания по исследованию статических характеристик магнитного усилителя в дифференциальной  схеме.

Методические указания предназначены для студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Рецензент – кафедра электротехники и электрооборудования СибГИУ (зав.кафедрой, профессор В.М.Кипервассер)

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Магнитным усилителем (МУ) называется устройство, использующее зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов для переменного тока от величины подмагничивающего постоянного тока и позволяющее за счет малых изменений управляющего тока получить значительные изменения мощности  и тока в нагрузке.  С помощью МУ можно выполнять суммирование, дифференцирование, интегрирование и сравнение электрических сигналов, стабилизацию напряжения и тока, использовать в оконечных и предоконечных каскадах мощного усилителя следящего привода, логических устройствах.

Достоинствами МУ являются высокий коэффициент полезного действия и значительные коэффициенты усиления по мощности и току, надежная работа как при  нормальных условиях, так и при повышенной влажности, высокой и низкой температуре, тряске, вибрации, ударных ускорениях. Высокие эксплуатационные качества МУ объясняются отсутствием подвижных частей и простотой устройства. К их недостаткам относят инерционность. Постоянная времени МУ колеблется от нескольких миллисекунд (для маломощных МУ) до нескольких секунд (для мощных МУ). Для уменьшения габаритов и постоянной времени МУ переходят на повышенную частоту их питания. Например, для магнитных элементов серии МК используют частоту 400 Гц. Увеличение частоты питания ограничивается ростом магнитных потерь в сердечниках.

Существуют однотактные (нереверсивные) и двухтактные (реверсивные) МУ. В устройствах автоматики в большинстве случаев необходимо, чтобы при отсутствии входного сигнала на выходе напряжение равнялось нулю, а при изменении полярности входного сигнала фаза выходного напряжения  менялась бы на 180⁰. Таким требованиям отвечают двухтактные МУ, собранные по дифференциальной, мостовой или трансформаторной схеме.

Рассмотрим принципы действия схем. Для простоты возьмем случай когда обратная связь отсутствует и выходной сигнал не выпрямляется. Дифференциальная схема собрана на двух дросселях, параметры которых совершенно одинаковы ( Рис. 1)

Рисунок 1 –  Дифференциальная  схема  МУ без  обратной  связи

Вторичная обмотка трансформатора  Т имеет среднюю точку, поэтому рабочие обмотки   w_р  обоих дросселей находятся под одинаковым напряжением. Кроме рабочих обмоток w_р , каждый     из дросселей имеет обмотку смещения w_см и  управляющую       обмотку w_у.  Обмотки смещения обеспечивают начальное подмагничивание и включены так, что в одном из дросселей токи смещения  I_см   и управления   I_у  совпадают по направления, а в другом направлены встречно. Поэтому статическая характеристика сбалансированного МУ будет иметь вид результирующей характеристики   I_н = f ( I_у ), где   I_н  - ток нагрузки через сопротивление Z_н(рис. 2).

Рисунок 2 – Статическая характеристика двухтактного МУ без обратной связи

Как видно из  рис. 2 ток   I_н   равен нулю при  I_у   равном нулю. Переход кривой    I_н = f ( I_у )   через нуль означает изменение фазы выходного сигнала на 180⁰. Средний участок данной кривой на значительном протяжении имеет линейный характер.

Статическая характеристика получена как разность токов  I₁ иI₂  , протекающих в w_p  отдельных дросселей. В дифференциальном МУ с выходом на постоянном токе сопротивление нагрузки Z_н включается через двухполупериодный выпрямитель.