книги из ГПНТБ / Любутин О.С. Автоматизация производства стеклянного волокна

судов

используют дроссели

насыщения

типа ДОС

3,5/0,38,

для 200-фильерных

сосудов с

повышенным

тивностей

дроссели

магнитных

усилителей

выполняют

на ферромагнитных

сердечниках,

при

этом

используют

материалы,

обладающие

высокой

магнитной

проницае­

мостью.

Обычно

магнитный усилитель

[49,

50] выполняется

в виде двух одинаковых

трансформаторов,

первичные

(рабочие)

обмотки

которых подключаются

последова­

тельно с нагрузкой

Z„ к

источнику питания

(рис. 25).

трансформаторной связи между

цепями.

При

таком

соединении э. д. с, индуктируемые

во вторичных

обмот­

ках, взаимно компенсируются, так

как они

одинаковы

ода переменного тока в одном из сердечников

магнит­

ные

потоки складываются, в

результате

чего

происхо­

дит

насыщение

сердечника

и его магнитная

проница­

емость

ц. уменьшается. В течение

второго

полупериода

то же

явление

происходит

со

вторым

сердечником.

Соответственно

уменьшается

индуктивность

дросселя L ,

L =

il,

(17)

где

VC — число

витков;

Q — площадь

поперечного

сечения

сердеч­

ника; / — средняя длина магнитной

силовой линии.

С

уменьшением

индуктивности

растет

рабочий

ток

/ р ,

величина которого

определяется

формулой

/

р =

-

=

=

г

,

(18)

У

(CüL)2

+

2*

где Uc — напряжение источника питания;

ш — угловая

частота.

Следовательно, изменяя степень насыщения сердеч­

ников

путем

подмагничивания

их

постоянным

током,

можно

в

широких пределах

изменять

величину тока

/ р

в цепи

нагрузки.

Основной

характеристикой

магнитного

усилителя

является

зависимость среднего

значения

тока нагрузки

от тока управления. Для рассматриваемого

магнитного

усилителя

характеристика,

изображенная

на рис. 25, б,

является симметричной и не зависит от полярности

то­

ка

управления. Для

каждого

сердечника

магнитного

усилителя

справедливо

равенство

ампервитков:

I p W p = I i : W p

+

I y W y ,

(19)

где

I^—намагничивающий

переменный

ток трансформатора, кото­

рый

равен

току

нагрузки

при

отсутствии

тока

управления.

равное току холостого хода /х .х- Свести значения

тока

холостого хода до нуля в простейшем магнитном усили­

теле невозможно, так как нельзя изготовить

дроссель

с бесконечно большой индуктивностью. Для

этого

при­

При максимальном

токе

управления

индуктивность

дросселя значительно уменьшается и становится прак­

тически постоянной. Ток нагрузки при этом

принимает

максимальное значение / н а с и не зависит

от

дальнейше­

го роста тока управления. Этот режим

характеризуется

полным насыщением дросселя.

Прямолинейный

участок

ab характеристики являет­

ся рабочим диапазоном магнитного

усилителя. Для не­

го справедливо равенство

I p W p = I B W g ,

(20)

из которого следует,

что коэффициент усиления по току

для прямолинейного

участка характеристики

равен:

К = І Р = ІЛ.

(21)

На рис. 26 представлена схема дросселя

насыщения

типа ДОС

3,5/0,38 [ 1 ] , являющегося

разновидностью

магнитного

усилителя, который собирается

на

одном

трехстержневом

сердечнике

из электротехнической ста­

ли. На среднем

стержне

находится

обмотка

управле­

ния с выходным

каскадом регулятора температуры

и уменьшения токов

управления,

соединяемых

обычно

последовательно.

Обмотки WP l и Wp„, имеющие

сред­

ние выводы Ci и С2 , расположены

на

крайних стержнях

и соединяются либо

последовательно,

либо параллель­

менным

током

в

крайних

сердечниках, совпадали по

направлению. При

этом

переменный

магнитный

поток

основной частоты

проходит

лишь по крайним стержням

и ярму

сердечника

и компенсируется в среднем

стерж­

не, вследствие

чего

в обмотке управления

не индукти­

руется

переменная

э. д. с.

Для

нормальной

работы

стеклоплавильного

сосуда

необходимо,

чтобы

рабочая

точка

дросселя

при номи­

нальном

напряжении

сети находилась

в середине

пря­

молинейного

участка

характеристики. Это

достигается

чаще всего

различными

схемами

соединения

обмоток.

Рис.

26. Схема дросселя

Рис. 27. Схемы

питания

обмотки сме­

насыщения

щения магнитного

усилителя

а — от

независимого источника

питания;

б — от

общего с нагрузкой

источника пи­

тания

Применение той или иной схемы соединения

определя­

ется также типом стеклоплавильного сосуда

и диамет­

ром

вырабатываемого

стекловолокна.

Последователь­

ные

включения рабочих

обмоток (см. рис. 26)

(пол­

ное— К\ соединяется с К2,

и неполное — С\ соединяется

волокон

малых диаметров. Параллельные

включения

рабочих

обмоток

(полное — # ( соединяется с

К2,

а

# 2

— с Кі, и неполное — Hi соединяется

с С2 , а Я 2 —

с

Ci)

производится

при работе стеклоплавильных

сосу­

нике типа ДОС 3,5/0,38 со

следующей технической ха­

рактеристикой:

Напряжение сети

380 в

Мощность

3,5 та

Длительно-допустимый ток:

обмоток рабочих

44 а-

управления

'. .

0,8 »

Сопротивление одной обмотки управ­

50 ом

ления

Количество обмоток управления . .

2

Охлаждение

воздушное

Габаритные размеры

535X353X345

мм

Следует отметить,

что

расположение

обмоток пере­

менного и постоянного тока на разных стержнях увели­

чивает

мощность рассеяния.

Увеличение

числа

стерж­

ней повышает

количество

воздушных

зазоров

и,

следо­

вательно, мощность рассеяния, но без третьего стержня

невозможно получить требуемое распределение постоян­

ного

и переменного

магнитных

потоков

(переменный

магнитный

поток

проходит

лишь

по крайним

стержням,

а

постоянный — по среднему

и

обоим

крайним). Дан­

ная

конструкция

требует

дополнительного

расхода

мощности

управления, необходимой

для

проведения

постоянного потока через средний стержень.

Значительно

лучшие

технические

характеристики

имеют

магнитные

усилители

с обратной

связью

[51].

В них большую часть подмапшчивающего

поля

состав­

ляет

поле

обратной

связи

и

лишь

сравнительно

не­

большую

его

часть — поле

тока

управления. Поле

об­

ратной

связи

может

быть

создано,

например,

подачей

выпрямленного тока

нагрузки в

специальную

обмотку

обратной

связи.

Применение

отрицательной

обратной

связи

способствует

повышению

устойчивости

работы

магнитного усилителя в системе автоматического

регу­

лирования.

Широкое применение получила так называемая

внутренняя положительная

обратная

связь. В этом

слу­

чае поле обратной связи создается в обмотках перемен­

ного

тока,

последовательно

с

которыми

включаются

диоды,

осуществляющие

однополупериодное

выпрямле­

ние тока

нагрузки. В

результате

в

рабочих

обмотках

протекает

пульсирующий

ток,

постоянная

составляю­

щая

которого и создает поле обратной связи.

В

схемах

магнитных

усилителей

с

положительной

обратной

связью

значение

тока

нагрузки

при

отсутст­

вии тока управления достигает больших величин, неред­

ко оно равно максимально возможному значению тока

нагрузки. Однако

обычно

при отсутствии

тока

управле-

/

мия / у

необходимо иметь

минимальный

ток

нагрузки.

Для

этой

цели в магнитных

усилителях

предусматрива­

ется обмотка смещения (начального пѳдмагиичивания),

которая питается постоянным током. Изменяя величину

тока

в обмотке смещения,

можно

перемещать

статиче­

скую

характеристику вдоль оси абсцисс и получать

при

/ у

= 0

любые значения тока нагрузки от

/ р ы а

к

с

до

/ р м и и ,

т.

е.

можно выбрать

необходимую

величину

тока

хо-

обратной связи позволяет

сделать их

чувствительными

к полярности тока управления.

Для управления тепловым режимом 200-фильерных

стеклоплавильных сосудов

с

высоким

уровнем стекло­

массы (и более мощных)

в

промышленности стеклово­

няются между собой

последовательно

или параллельно,

в

зависимости

от

питающего напряжения (380 или

220

б). Четыре

катушки управления,

расположенные

ствлять смещение выпрямленным током от

общего

с нагрузкой источника, так как в этом случае

удается

тока нагрузки. В этом

случае изменение напряжения

сети в пределах +10%-практически

не влияет па харак­

теристику магнитного

усилителя

в

области

рабочего

участка.

Для более устойчивой работы

магнитного

усилителя

дополнительная обмотка

обратной связи используется

для введения внешней

отрицательной обратной

связи

по току (см. рис. 3) или по напряжению. С целью

ослаб­

ся

и требования

к силовому электрооборудованию

и элементам управления. Технико-экономический

ана­

лиз

(см. главу 4)

показывает, что на ближайшее

буду­

стеклоплавильных

сосудов в течение всего срока их

службы; уменьшить

капитальные

затраты

в 2—3 раза;

уменьшить габаритные размеры силового

оборудования

в 1,2—1,5 раза (что имеет особое

значение при односта-

плавильных сосудов.

Тиристор — управляемый полупроводниковый

вен­

тиль,

представляет собой электрический прибор

иа ос­

нове

четырехслойной монокристаллической

структуры

типа

р—п—р—п с электронной и дырочной

проводи­

внешний /г-слой — катодом и

один

из

внутренних

сло­

ев — управляющим

электродом.

Зависимость сопротивления главной цепи от величи­

ны тока в прямом

направлении

имеет

нелинейную

ха­

рактеристику

с разрывом.

Тиристор

может включаться

при

пропускании в

це­

пи управляющего

электрода

импульсов тока длитель­

управляющего электрода. Падение

напряжения

(оста­

точное напряжение)

на открытом

тиристоре

не

превы­

шает

1,5—2

в.

При смещении тиристора

в

обратном

направлении

его

вольтамперная

характеристика

не

отличается

от

аналогичной

характеристики

обычного

вентиля

в

не-

для управления однофазной нагрузкой переменного

то­

ка приведены на рис. 28 [52].

Наиболее распространенной является схема

со

пульсы

сигнала

управления

открывают

тиристоры Т\

и Т2

поочередно

со

сдвигом

по

фазе

на

180°. Наиболь­

шее

значение обратного

и прямого

напряжения

на за­

пертом

тиристоре

равны:

^ п р . м п к с =

^ о б р . м а к с =

^ М )

где UN — амплитудное значение напряжения сети.

Среднее значение анодного

тока

каждого

тиристора

в режиме

максимальной отдачи равно

/ а =

0,45/п , где

/и — действующее значение тока

нагрузки.

Во

втором варианте

схемы

(рис. 28, б) используется

только

один тиристор, который

включен

в

диагональ

моста,

собранного

на

неуправляемых диодах

Д\—Да.

При

этом

тиристор

защищен

от

воздействия

обратного

цепи,

значительное падение

напряжения

на

диодах

и тиристоре, ухудшение

условий

запирания

тиристора.

Схема, изображенная

на

рис.

28, в, в определенном

смысле

занимает промежуточное

положение

по

сравне-