7. Усилители. Основные виды и показатели усилителей. Принцип работы магнитного усилителя

Мощность выходного сигнала датчика, как правило, очень мала. Поэтому в автоматические системы вводятся усилители для усиления выходной мощности сигналов датчика.

Усилителем называется промежуточный элемент автоматики, осуществляющий усиление мощности сигнала за счет использования энергии внешнего источника.

В зависимости от конструкции и вида источника дополнительной энергии усилители подразделяются на электронные, магнитные, гидравлические, пневматические и т.д.

В зависимости от вида усиливаемой величины: усилители тока, давления, мощности, светового потока, магнитного потока, крутящего момента и т.д.

Основными показателями усилителя являются:

1. Коэффициент усиления - это отношение выходной величины сигнала усилителя к величине сигнала, подаваемого на вход усилителя, т.е .

2. Стабильность характеристик усиления - постоянство коэффициента усиления выходной величины сигнала.

3. Инерционность усилителя представляет собой время запаздывания при передаче входного сигнала в переходном режиме.

В устройствах автоматики применяются электронные, магнитные, пневматические, гидравлические, электромагнитные усилители. Коэффициент усиления этих усилителей колеблется в пределах 10...10⁷ раз.

Принцип действия магнитного усилителя (МУ) основан на использовании нелинейного характера намагничивания ферромагнитного материала. МУ представляет собой дроссель из ферромагнитного материала, на который намотаны две обмотки: управляющая ω_y, подключенная к источнику постоянного напряжения, и рабочая, подключенная к источнику переменного тока ω_р. Выходной сигнал снимается с сопротивления нагрузки R_н, включенного в цепь рабочей обмотки.

При отсутствии тока в обмотке управления ω_y индуктивное сопротивление обмоток весьма велико, протекающий ток мал, как и мало U_вых на нагрузке R_н, т.е. выходная мощность мала. При подаче на обмотку управления ω_y постоянного тока в сердечнике возникает магнитный ток, осуществляющий насыщение сердечника. Это приводит к резкому уменьшению индуктивного сопротивления рабочей обмотки, и соответственно, резкому возрастанию выходного тока нагрузки, а так же напряжения на нагрузке. Это, в свою очередь, приводит к увеличению выходной мощности Р_вых.

Рис. 1. Магнитный усилитель

Такие усилители нашли широкое применение в автоматике благодаря высокой надежности, обусловленной отсутствием движущихся частей, контактов, высокому коэффициенту усиления, возможности суммирования отдельных сигналов, нечувствительности к кратковременным перегрузкам. Основным недостатком данных усилителей является их инерционность.

8. Реле. Назначение и основные виды. Принцип работы электромагнитного реле

В качестве промежуточных элементов в системах автоматического управления применяются реле, где непрерывное изменение входной величины вызывает скачкообразное изменение выходной величины.

По принципу действия делятся на: электромагнитные, тепловые, электронные, фотореле (оптические), тиристорные реле, механические, комбинированные и др.

По назначению могут быть: коммутационные, реле давления, реле перемещения, реле расхода, реле времени, температуры, защитные реле.

Чаще всего реле применяют для включения и выключения электрических цепей.

Реле могут быть постоянного и переменного тока. Они характеризуются количеством замыкающих и размыкающих контактов, напряжением, временем срабатывания и временем отпускания выходных контактов. Время срабатывания - это время от момента подачи тока в обмотку реле до момента его воздействия на управляемую цепь. Время отпускания - это промежуток времени от момента выключения тока в обмотке реле до момента отпускания.

Наибольшее распространение получили электромагнитные коммутационные реле.

Электромагнитное реле с поворотным якорем имеет входную и выходную электрические цепи. Входная электрическая цепь представлена обмоткой на которую подается U_BX. Выходная электрическая цепь включает группу изолированных друг от друга замкнутых и разомкнутых контактов 2.

Магнитная цепь реле состоит из стального сердечника 3, на который надета катушка из медного изолированного провода , корпуса 4 и подвижного якоря 5. При подаче напряжения U_BX по катушке сердечник намагничивается и притягивает якорь, при этом разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутые — размыкаются. Соответственно подключаются или отключаются потребители, цепи питания которых включают эти контакты.