0. 2.2. Магнитные усилители

1. 0. .1. Устройство магнитных усилителей

В данной лабораторной работе используются 3 магнитных усилителя типа ВУМ4-

А21 ( рис.3 ).

Усилители предназначены для ограничения пускового тока и регулирования скорости электродвигателя.

Каждый усилитель имеет тороидальный сердечник ( в виде бублика ), на котором

размещены обмотки:

1. управления ОУ;

2. рабочие с выводами А-Х и В-Y;

3. смещения ОСм;

4. обратной связи по напряжению ООС.

Обмотки управления и смещения ( рис. 1 ) питаются постоянным током от сети

переменного тока через однополупериодный выпрямитель на диоде VDи резисторыRP1 ( обмотки управления ) иRP2 ( обмотки смещения ).

Обмотка обратной связи ( рис. 3 ) питается постоянным током от выпрямительного мостика UZна диодахVD3-VD6, на вход которого подаётся переменное напряжение с нерегулируемого резистораR2. РезисторR3 предназначен для изменения тока в этой обмотке.

Резистор R2 и дроссельLобразуют делитель напряжения, включенный параллель

но фазной обмотке статора U1-V1 асинхронного двигателя.

Эта обмотка является нагрузкой для магнитного усилителя. Она включена последо

вательно с рабочими обмотками А-Х и В-Y, выполняющими роль пускорегулировочных индуктивных сопротивлений.

Сами рабочие обмотки А-Х и В-Yвключены через диодыVD1 иVD2по схеме внутренней положительной обратной связи. Такое включение увеличивает коэффициент

усиления по току и позволяет уменьшить размеры усилителя.

0. .2. Назначение обмоток магнитного усилителя

Обмотка управления предназначена для регулирования скорости двигателя, чем

больше ток в ней, тем скорость выше.

Обмотка смещения предназначена для согласования характеристик усилителя и параметров двигателя. Она позволяет правильно выбрать точку покоя на средине графика статической характеристики усилителя, после чего ток в ней не меняют.

Обмотка обратной связи обеспечивает отрицательную обратную связь по напряже-

нию на обмотке статора U1-V1 и делает пуск двигателя плавным, без толчков и ударов на

валу.

Рабочие обмотки А-Х и В-Yвыполняют роль пусковых и пускорегулировочных индуктивных сопротивлений, они уменьшают пусковой ток и позволяют регулировать скорость двигателя.

0. .3. Магнитные потоки обмоток

   0. Магнитные потоки обмоток действуют по-разному – намагничивают или размагни

чивают сердечник усилителя.

Для того, чтобы определить по схеме действие обмотки, условное начало обмотки ( вывод ) обозначают жирной точкой и далее применяют такое правило:

если ток в обмотке протекает через обмотку от вывода с точкой к выводу без точки, обмотка намагничивает сердечник усилителя, если в обратном направлении – размагничи

вает его.

Основной обмоткой магнитных усилителей является обмотка управления ОУ.

Применяя правило, приведенное выше, можно убедиться ( рис.3 ), что обмотка управле-

ния намагничивает сердечник.

Рабочие обмотки, включенные через диоды VD1 иVD2( рис. 3 ) также намагничи

вают сердечник, увеличивая коэффициент магнитного усилителя по току.

Обмотка обратной связи ООС ( рис. 3 ) размагничивает сердечник усилителя. При перемещении ползунка резистора R3 влево ток в ней увеличивается, а коэффициент усиле

ния усилителя уменьшается, пуск получается более плавным.

0. .4. Принцип регулирования скорости двигателя

Он состоит в том, что с увеличением тока в обмотке управления ОУ индуктивное

сопротивление рабочих обмоток А-Х и В-Yуменьшается, что равнозначно их выведению из цепи фазной обмотки статораU1-V1.

При максимальном токе управления индуктивное сопротивление рабочих обмоток близко к нулю. Это означает, что на фазной обмотке U1-V1 напряжение составит 220 В, а

не часть его.

0. .5. Принцип действия обмотки обратной связи по напряжению

Перед включением двигателя в сеть ток в обмотках управления должен быть мини

мальным, поэтому индуктивное сопротивление рабочих обмоток максимальное.

При включении двигателя в сеть большая часть напряжения фазного напряжения 127 В приложена к рабочим обмоткам и лишь небольшая часть – к фазной обмотке U1-V1.

Поэтому напряжение на резисторе R2 невелико, значит, ток в обмотке ООС мал, и её размагничивающее действие на сердечник усилителя также невелико.

По мере разгона ротора пусковой ток и напряжение на рабочих обмотках уменьша-

ются, а на фазной обмотке двигателя U1-V1 – увеличивается. Поэтому увеличивается раз-

магничивающее действие обмотки обратной связи. Значит, индуктивное сопротивление рабочих обмоток по мере пуска убывает медленнее, чем в отсутствие обмотки обратной связи.

В результате двигатель разгоняется более плавно.

.6. Цепи токов в обмотках

При мгновенной полярности напряжения ( рис. 3 ) «плюс» на выводе А2, «минус»

на выводе А1 образуются такие цепи:

1. цепь обмотки статора U1-V1: «плюс» - обмоткаU1-V1 – диодVD2 – рабочая

обмотка усилителя В- Y- «минус»;

2. цепь делителя напряжения L–R2: «плюс» -L–R2 -VD2 – обмотка В-Y- «ми

нус»;

3. цепь обмотки обратной связи: «плюс» - L–VD6 – ООС –VD4 –VD2 – обмотка

В-Y- «минус».

В отрицательную полуволну напряжения изменится направление тока в обмотке

U1-V1 и делителеL–R2, вместо обмотки В-Yвключится обмотка А-Х, а в обмотке ООС, включённой через мостикUZ, направление тока не изменится.

Таким образом, в обмотке статора U1-V1 и делителеL–R2 протекает переменный ток, в рабочих обмотках А-Х и В-Y, работающих поочерёдно – однополупериодный пульсирующий ток, а в обмотке ООС – двухполупериодный пульсирующий ток.

4. Описание принципиальной схемы

На принципиальной схеме ( рис. 1 ) изображены рассмотренные выше узлы – тири-

сторные коммутаторы Е1, Е2 и магнитные усилители.

В верхней правой части схемы показана схема управления линейным контактором, не требующая пояснений.

Ниже этой схемы приведена схема однополупериодного выпрямления переменного тока, построенная на диоде VDи П-образном сглаживающем фильтре на конденсаторах С1, С2 и резистореR.

На вход этого выпрямителя через выключатель S2 подаётся переменное напряже

ние 220 В, а с выхода выпрямленное напряжение около 100 В снимается на параллельно включенные потенциометры RP1 иRP2.

С выхода RP1 напряжение подаётся на обмотки управления ОУ усилителей. С выходаRP2 напряжение порядка 60 В подаётся на обмотки смещения ОСм уси-

лителей. Это напряжение устанавливается при настройке и при работе не регулируется.

Вольтметры рU1-pU4 измеряют напряжения:

1. вольтметр рU1 – на обмотках управления;

2. вольтметр рU2 – на рабочих обмотках;

3. вольтметр рU3 – на фазной обмотке статораU1-V1;

4. вольтметр рU4 – на обмотке смещения ОСм.

Амперметр рА1 измеряет линейный ток. Обмотка статора соединена «треугольни

ком».

5. Порядок выполнения работы