Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

Д.Г. Алексієвський

А.В. Таранець

І.В. Базилєва

Електромагнітна техніка

Методичні вказівки

для проведення лабораторних робіт,

практичних занять та самостійної роботи

для студентів з напряму 6.050802

«Електронні пристрої та системи»

Схвалено на засіданні

кафедри Електронних систем

" 18 " березня 2013 р.

протокол № 11

Запоріжжя 2013

Електромагнітна техніка. Методичні вказівки для проведення лабораторних робіт, практичних занять та самостійної роботи для студентів спеціальності 6.050802 «Електронні пристрої та системи». /Укл. Д.Г. Алексієвський, А.В. Таранець, І.В. Базилєва - Запоріжжя. ЗДІА, 2013. - 42 с.

Укладачі: Д.Г. Алексієвський, доцент

А.В. Таранець

І.В. Базилєва

Відповідальний за випуск: зав. кафедрою ЕС

к.т.н., доцент Алексієвський Д.Г.

Методичні вказівки призначені для студентів напряму 6.050802 – «Електронні пристрої та системи», містить методичні матеріали для проведення лабораторних робіт з дисципліни «Електромагнітна техніка», приклад виконання розрахунків магнітного підсилювача, варіанти завдання для самостійної роботи та для опрацювання під час практичних занять.

При підготовці методичних вказівок були використані матеріали методичних розробок доцентів М.Г. Сидоренка та О.М. Мельниченка [4].

ЗМІСТ

Вступ 4

1. Скорочені теоретичні відомості 5

2. Приклад розрахунку магнітного підсилювача 6

3. Зміст розрахункового завдання для самостійної роботи 14

4. Лабораторний практикум 17

5. Довідкові дані для виконання самостійної роботи 39

Література 42

Вступ

Курс «Електромагнітна техніка» є важливою складовою частиною підготовки бакалаврів з напрямку 6.050902 – «Електронні пристрої та системи». Виконання лабораторних робіт та практичних занять ставить за мету сприяння оволодінню студентом навичок використання основних інженерних методик розрахунку елементів магнітної техніки. В якості об'єкта розрахунку для самостійної роботи пропонується класична схема однотактного магнітного підсилювача.

Методичні вказівки складаються з скороченої теоретичної частини, прикладу розрахунку магнітного підсилювача, варіантів завдання до виконання самостійної роботи та довідкового матеріалу. Елементи розрахунку використовуються для опрацювання на практичних заняттях з дисципліни.

Скорочена теоретична частина не претендує на вичерпний виклад теорії магнітного підсилювача і являє собою тільки вступ до цієї теорії. Для повного вивчення матеріалу за цією темою студент повинен звернутися до підручників, які рекомендовані у останньому розділі методичних вказівок.

1 Скорочені теоретичні відомості

Магнітний підсилювач (МП) є пристроєм, призначеним для посилення слабких електричних сигналів. Його будують на дроселі з підмагнічуванням, сердечник якого одночасно знаходиться під впливом постійного і змінного магнітних полів.

Принцип дії магнітного підсилювача оснований на використанні нелінійної характеристики В = f(H) дроселя з феромагнітним сердечником.

Схема простого МП (рис. 1.1) складається з сердечника і двох обмоток: обмотки управління постійного струму _у і робочої обмотки змінного струму _р. У ланцюг робочої обмотки, яка живиться від напруги змінного струму, послідовно включене навантаження R_н. На обмотку управління подається напруга постійного струму U_у, що підлягає посиленню.

Рисунок 1.1 – Схема простого МП

За відсутності струму управління робоча обмотка є звичайним індуктивним опором – Х_р, і струм в навантаженні визначається по формулі:

,

де R = R_н+R_Р; R_н – активний опір навантаження; R_Р – активний опір робочої обмотки, U_с – напруга мережі.

Оскільки Х_P»R, то напруга живлення в основному прикладена до робочої обмотки.

Якщо збільшувати струм управління I_у, магнітопровід МП буде насичуватися, при цьому індуктивний опір робочої обмотки – зменшуватися, а струм у навантаженні – збільшуватися. Таким чином, змінюючи струм управління можна керувати робочим струмом.

Схема з одним сердечником, розглянута на рис. 1.1, не знайшла широкого застосування, оскільки внаслідок дії змінного струму, що протікає в робочій обмотці, в обмотці управління наводиться значна змінна ЕРС. Вона може значно спотворювати дію управляючого сигналу і ускладнити управління підсилювачем. Щоб не допустити цього, можна використовувати різні способи. Найефективнішим є побудова схеми МП на двох однакових сердечниках (рис.1.2).

Рисунок 1.2 – Схема МП на двох однакових сердечниках

Обидві частини робочої обмотки намотують так, щоб створювані ними змінні магнітні потоки, що зчеплені з обмоткою управління, компенсували один одного. При цьому усувається дія струму робочої обмотки, що викривляє форму сигналу в ланцюзі обмотки управління.

Розрахунок МП полягає у визначенні невідомих електричних і конструктивних параметрів пристрою виходячи з експлуатаційних даних, що задаються.

Методику розрахунку магнітного підсилювача розглянемо на прикладі [2].

Примітка. При розрахунку в інженерній практиці використовуються різні розмірності одиниць вимірювання фізичних величин (м, см, мм і т.д.). Для виключення помилок в деяких математичних виразах за допомогою квадратних дужок вказуються одиниці вимірювання (наприклад – перетин дроту, що вимірюється в мм²: q_p[мм²_]).

2 Приклад розрахунку магнітного підсилювача

Завдання

Розрахувати параметри однотактного магнітного підсилювача без зворотного зв'язку (рис.1.2) і побудувати його статичну характеристику.

Дано:

– максимальна потужність навантаження Р = 10 Вт,

– коефіцієнт посилення по струму k_I = 100,

– частота живлячої мережі f = 1000 Гц,

– напруга живлення U_c = 30 В.