2.1 Магнитные усилители. Назначение, устройство. Достоинство и недостатки.

Магнитный усилитель — это электромагнитное устройство, работа которого основана на использовании нелинейных магнитных свойств ферромагнитных материалов и предназначенное для усиления или преобразования электрических сигналов.

Простейший магнитный усилитель

Рабочая обмотка, подключенная к источнику переменного то­ка, состоит из двух последовательно соединенных катушек с малым числом витков wp. Обмотка управления расположенная на среднем стержне и питающаяся от источника постоянного тока, напротив выполняется многовитковой. При отсутствии тока управления из-за малой МДС (Ipwp) катушек рабочей обмотки магнитопровод не насыщается. Индуктивность этих катушек (L = Gwp2, где G - магнитная проводимость контура замыкания магнитного потока) и, как следствие, полное сопротивление рабочей обмотки велики, рабочий ток мал, и на нагрузке в этом случае выделяется малая мощность.

При не равном 0, даже при небольшом его значении (из-за большого числа витков wy) возникают насыщение магнитопровода (уменьшение его проводимости) и, как следствие, уменьшение индуктивности катушек. В ре­зультате полное сопротивление рабочей обмотки резко уменьшается, а ток в цепи (и мощность на ) - увели­чивается. Таким образом, посредством малых сигналов в обмотке управления wy можно управлять значитель­ной мощностью в рабочей цепи МУ.

Достоинства: простота и надежность конструкции, большой срок службы, нечувствительность к внешним механическим воздействиям, большой коэффициент усиления по мощности ( ) одного каскада, высокая радиационная стойкость.

Недостатки: основным недостатком следует считать их инерционность (низкое быстродействие). Инерцион­ность МУ объясняется наличием переходного процесса в цепи управления, вихревых токов и потерь на гисте­резис в магнитопроводе, переходного процесса в цепи переменного тока. Выполнение магнитопровода из тон­ких листов железоникелевых сплавов позволяет свести потери на гистерезис и вихревые токи практически к нулю. Инерционность МУ можно также снизить введением гибкой обратной связи, увеличением числа каска­дов усиления, а также включением дифференцирующего контура на входе МУ, шунтированием нагрузки кон­денсатором и др. У большинства МУ время переходного процесса в цепи нагрузки во много раз меньше дли­тельности процессов в цепи управления.

Максимальная мощность МУ достигает сотен киловатт. Коэффициент усиления по мощности МУ при 100 Вт и f = 50 Гц обычно составляет 50— 200. Для более мощных МУ этот коэффициент увеличивается. Ко­эффициент полезного действия МУ лежит в пределах 0,6—0,98.

2.2 Электромагнитные муфты. Назначение. Модификации. Принцип действия фрикционных муфт.

Электромагнитные муфты. Электромагнитная муфта предназначена для передачи вращающего мо­мента двигателя рабочему механизму. Она состоит из двух частей: ведущей и ведомой, которые образуют замкнутую магнитную систему. Электромагнитные муфты можно разделить на фрикционные и асинхронные.

Во фрикционных муфтах передача вращения осуществляется за счет силы трения между ведущей и ве­домой частями. Муфта работает как электромагнит. При подаче тока в обмотку возбуждения создается МДС и подвижная часть муфты прижимается к неподвижной. Для передачи больших моментов применяются много­дисковые конструкции. Катушка возбуждения ЭМ может вращаться или быть неподвижной. В первом случае необходимы скользящие контактные кольца со щетками, что в значительной степени уменьшает надежность устройства. Соприкасающиеся поверхности фрикционных ЭМ выполняют из специального материала — сплава феррадо, имеющего коэффициент трения в 3 - 5 раз больший, чем у стали. Одна из полумуфт (обычно ведомая) может перемещаться вдоль вала по шпонке или шлицам. После отключения катушки ее возврат осу­ществляется с помощью пружины. Упрощенные конструкции фрикционных ЭМ приведены на рис.

Электромагнитные порошковые муфты (ЭПМ). Принцип их действия осно­ван на использовании эффекта сцепления, возникающего между двумя поверхностями, которые разделены зазором, содержащим ферромагнитный порошок, когда этот зазор пересекается магнитным потоком. Под дей­ствием магнитного потока порошок намагничивается и вязкость повышается, в результате между ведущей и ведомой частями создается момент сцепления.

В качестве ферромагнитного материала используется карбональное железо. Ферромагнитный порошок обычно используется со смазывающей средой, которая защищает ферро-магнитный порошок от разрушения. Смесь порошка и смазывающей среды называют ферромагнитной суспен­зией. Она может быть выполнена на твердой или жидкой основе.

В качестве смазывающей среды применяют керосин, машинное масло, кремний-органическое масло, хлористый бензол (суспензия на жидкой основе), а также тальк, графит (суспензия на твердой основе).