книги из ГПНТБ / Солодухо Я.Ю. Автоматика электроприводов непрерывных станов горячей прокатки

Появление тока /„ -приводит к изменению результирующих а.м- первитков, представляющих алгебраическую сумму ампервитков: управляющей и рабочей обмоток. Точка 3 является граничной: с этого момента начинается увеличение потока в сердечнике.

Абсолютная величина тока рабочей цепи на участке 1—2—3 очень мала. Ток рабочей цепи в точке 3

i„, —■^ макс sin шt-,

Я„

составляет для практически применяемых сердечников (как это показано в следующем разделе) тысячные или сотые доли мак­

симального тока / Макс — ^макс-, протекающего в этой же цепи при

Ян

насыщенном сердечнике дросселя. Время h очень мало и можно считать, что изменение потока начинается практически при t « 0 .

На участке 3—4 происходит резкое изменение потока, что вы­ зывает появление значительной э. д. с. самоиндукции в рабочей и управляющей обмотках. Ток рабочей обмотки меняется на этом участке незначительно (определяется наклоном отрезка 3—4 пет­ ли гистерезиса, рис. IV-6, б), поэтому падение напряжения в со­ противлении нагрузки продолжает быть очень малым, и напря­

Изменение во времени потока дросселя по сравнению с пото­ ком Ф1 для точки 3 пропорционально площади, ограниченной кривой напряжения.

Подставляя в (IV-3) выражение (IV-4) и интегрируя, полу­ чаем

Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями 61

ла бы достигнута, если бы дроссель не насыщался в точке 4 и из­ менение потока соответственно пунктирной линии на рис. IV-6, г.

Таким образом, кривая изменения потоку на участке 3—4, показанная на рис. IV-6, г, представляет собой отрезок косину­ соиды, сдвинутой по отношению к оси абсцисс.

. Кривая изменения тока в рабочей обмотке на участке 3—4 могла бы быть построена по точкам с помощью петли гистере­ зиса и кривой изменения потока (рис. IV-6, б, г). Надобности в этом, однако, нет, так как величина тока в интервале возбуж­ дения очень мала и характер изменения этого тока до точки 4 не представляет практического интереса.

В точке 4 сердечник дросселя насыщается (угол 0= oo£t назы­ вается углом насыщения) и ток рабочей обмотки возрастает скачкообразно до значения, определяемого сопротивлением на­ грузки и напряжением питания (рис. IV-6, д).

После насыщения дросселя напряжение питающей сети урав­ новешивается падением напряжения на сопротивлении нагрузки Д И. С уменьшением напряжения питания и тока рабочей обмот­ ки снижаются.и результирующие ампервитки. В точке 6 резуль­ тирующие ампервитки равны нулю. Точка 7 является граничной: с нее начинается уменьшение потока.

Угол wt7 почти равен и (рис. IV-6, в, г). Далее при ш^>я на­ пряжение питания становится отрицательным, однако ток в ра­ бочей цепи протекает в прежнем направлении при спадающем потоке под действием э. д. с. самоиндукции. Поток будет умень­ шаться до тех пор, пока не достигнет значения ф8 = фь опреде­ ляемого ампервитками управляющей обмотки.

Так как изменения потока за положительный (рабочий) и от­ рицательный (управляющий) полупериоды равны, а изменение потока, т. е. ф4—ф] пропорционально площади, ограничен­ ной кривой напряжения, то поток достигнет значения ф 1 при

<0^8 555 Jt + 0-

Параметры дросселя рационально выбрать таким образом, чтобы 2Фмакс =2ФН (более подробно это будет рассмотрено ниже).

Тогда формулу (IV-6) можно представить в следующем виде:

Ф = Фн (1 — cos со t) 4- Ф4. (IV-7)

Угол насыщения дросселя 0 можно регулировать теоретически в пределах 180°, изменяя с помощью управляющей обмотки дрос­ селя-значение- начального потока Фь Если Ф]=—Фн , то угол 0 = = 180°; если Ф1= +Фи , то угол 0 = 0. Полярность на управляю­ щей обмотке при этом не меняется.

62 Сеточное управление ртутными выпрямителями

Найдем зависимость угла насыщения дросселя f) от началь­ ного потока Ф[. Согласно условию 2Ф макс =2ФН можно написать

Таким образом, получается 'не линейная, а именно арккосинусоидальная зависимость угла насыщения от начального по­ тока, определяемого ампервитками управления.

Быстродействие усилителя зависит от крутизны наклона сто­ рон петли гистерезиса по отношению к оси абсцисс. Чем ближе петля гистерезиса к прямоугольной, тем меньшее требуется из­ менение ампервитков управления для обеспечения заданного диапазона изменения угла насыщения и, следовательно, тем выше быстродействие.

Обратный ток вентиля ВР размагничивает дроссель и сдвига­ ет точки 7 и 8 в положение Та и 8а (рис. IV-6, б). Для получения

В некоторых случаях изменение полярности управляющих ампервитков является нежелательным. Для расширения диапа­ зона в этом случае оказываются полезными вентили с большими обратными токами (либо вентили с малыми обратными токами,, но шунтируемые омическим сопротивлением порядка нескольких, десятков тысяч ом).

Подобрав достаточно большую величину подмагничивающих управляющих ампервитков, можно скомпенсировать действие обратных токов при малых углах насыщения. Когда управляю­ щие ампервитки становятся равными нулю, размагничивающее действие обратных токов ничем не компенсируется и угол насы­ щения увеличивается.

Системы сеточного управления о однополупериодными усилителями 63-

Б. Однополупериодные магнитныеусилители с управлением на переменном токе

а) Идеализированные дроссель и вентили

Однополупериодным .магнитным усилителем можно управлять- и с помощью переменного тока. Такая схема была предложена примерно в 1950 г. Р. Рейми [39]. Нагрузочная и управляющая обмотки усилителя (рис. IV-7, а) питаются от трансформатора Т. Цепь нагрузки состоит из рабочей обмотки дросселя, вентиля ВР и сопротивления нагрузки RH . Цепь управления состоит из* управляющей обмотки дросселя, вентиля ВУ и управляющего сопротивления Ру . Вентили ВР и ВУ -включены встречно, чем* обеспечивается попеременное протекание токов управления и на­ грузки соответственно в отрицательном и положительном полупериодах.

Модификацией рассмотренной схемы является схема с одно­ обмоточным дросселем (рис. IV-8). Конструкция усилителя в-, этой схеме несколько упрощается, недостаток схемы — потен­ циальная связь цепей нагрузки и управления.

Проведем анализ работы усилителя для идеальных условий с- допущениями, аналогичными принятым в предыдущем разделе.

Начало управляющего отрицательного полупериода соответ­ ствует точке 1 (она жь л точка 8) на петле гистерезиса (см. рис. IV-7, б). Сердечник дросселя насыщен, поэтому управляющаяцепь активна и ток управления следует синусоидальному закону-

Rv

где Uу.макс — амплитуда питающего напряжения в цепи управ­ ления. С ростом тока управления увеличиваются ампервитки управления и в точке 2 достигают значения коэрцитивной силы. Можно написать

66 Сеточное управление ртутными выпрямителями

где Uр.макс— амплитуда питающего напряжения цепи нагрузки; Rn— сопротивление нагрузки.

Время h —U от начала рабочего полупериода до момента на­ чала изменения потока ничтожно мало. Это объясняется тем, что ток намагничивания дросселя составляет тысячные или сотые доли максимального тока цепи нагрузки, протекающего при на­ сыщении дросселя.

цепи постоянен, питающее напряжение уравновешивается э. д. с, самоиндукции рабочей обмотки.

В точке 6 дроссель насыщается (угол насыщения 0= со4), ток рабочей цепи увеличивается скачкообразно до значения, опреде­ ляемого сопротивлением нагрузки и напряжением питания (рис. IV-7, д), и далее меняется по синусоидальному закону. При этом питающее напряжение уравновешивается падением напряжения

всопротивлении нагрузки. Рабочий полупериод заканчивается-

вточке 8.

Изменение величины сопротивления Ry приводит к измене­ нию заштрихованной части управляющей полуволны напряжения на рис. IV-7, в, и, следовательно, к смещению точек 3, 4, 5 по оси ординат на рис. IV-7, б, г.

В результате меняется угол насыщения 0. Чем меньше сопро­ тивление Ry , тем больше угол 0, и наоборот.

Найдем зависимость угла 0 от конструктивных параметров дросселя и от величины регулируемого управляющего сопротив­