методические указания по лабораторной работе / ЭЛСУ_магусил

Лабораторная работа на тему:

Исследование мощного однотактного магнитного усилителя

Цель работы: ознакомиться с принципом действия и экспериментальной схемой для снятия статических характеристик мощного магнитного усилителя, применяющегося при автоматизации ПТМ и СДМ.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Нереверсивный магнитный усилитель ( дроссель насыщения ) является простейшим электромагнитным усилителем мощности. Принцип действия такого магнитного усилителя (МУ) можно рассмотреть на примере рис.2.

Дроссель содержит 2 обмотки: рабочую (сетевую) с индуктивностью Lp и управляющую с индуктивностью Ly - Uc - напряжение питания МУ; I_~ - рабочий ток (ток в нагрузке Rн);

Uвых = I_~ Rн - выходное напряжение МУ; ₌Uвх - управляющее входное напряжение.

Рабочая обмотка питается переменным напряжением, управляющая - постоянным. Из электротехники известно, что при подмагничивании сердечника дросселя постоянным магнитным полем магнитная проницаемость стали сердечника уменьшается (рис.3а).

Запишем уравнение равновесия для рабочей обмотки (рис.2)

где f - частота питающей сети

Rр - активное сопротивление рабочей обмотки.

Отсюда

где Wр - число витков рабочей обмотки, S,l - соответственно площадь поперечного сечения и длина магнитопровода. Из полученного видно, что падение  с ростом I₌ ведет к росту I_~ при постоянстве остальных параметров и соответствующему росту Uвых = I_~ Rн.

На рис.3б показана статическая характеристика МУ.

Коэффициент усиления по току на линейном участке

Если построить аналогично статическую характеристику _~Uвых = f(U₌), то можно будет получить коэффициент усиления МУ по напряжению

Произведение K_UK_I=Kp даст коэффициент усиления МУ по мощности. МУ по схеме рис.2 имеет существенный недостаток - в управляющей обмотке наводится переменная ЭДС от рабочей обмотки. Для устранения влияния переменной ЭДС на источник используется заградительный дроссель ДР с большой индуктивностью.

На практике для устранения этого недостатка используют двухстержневую схему (рис.4), с которой управляющая обмотка состоит из 2-х встречно включенных полуобмоток с полной компенсацией наведенной ЭДС.

Таким образом принцип действия МУ может быть сформулирован так: малый по мощности управляющий сигнал постоянного тока перераспределяет мощное сетевое напряжение между сетевой обмоткой и нагрузочным сопротивлением.

Теоретическая формула для расчета статической характеристики МУ выведена из теории идеального МУ

где Wy - число витков управляющей обмотки.

Вывод: в данной работе мы познакомились с принципом действия и экспериментальной схемой мощного магнитного усилителя.

Лабораторная работа на тему:

Исследование мощного однотактного магнитного усилителя

с внутренней обратной связью

Цель работы: ознакомиться с особенностями работы, экспериментальной схемой для снятия и смещения статических характеристик мощного магнитного усилителя с внутренней обратной связью.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Магнитный усилитель с внутренней обратной связью (МУ ВОС) применяется при автоматизации ПТМ И СДМ. когда наобзодимо иметь повышенные значения коэффициентов усиления по моку, напряжению и мощности, а также смещаемую начальную побочую точку статической характеристики. Принцип действия магнитного усилителя с внутренней обратной связью можно рассмотреть на примере рис.7

Как известно из схемы магнитного усилителя с внутренней обратной связью отличается от дроссельного МУ наличием диода Д в цепи сетевой рабочей обмотки и дополнительной обтатки смещения с тндуктивностью Lсм. Включение диода Д приводит к тому, что через рабочую обмотку проходит только одна полуволна питающего синутоидального напряжения. Среднее значение за период I_ уже не лудет равным нулю как в дроссельном МАГНИТНОГО УСИЛИТЕЛЯ С ВНУТРЕННЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ А это означает, что побочая обмотка является источником постоянного подмагничивания сердечника (рис.8а), то есть создает подмагничивающее поле за счет внутренней обратной связи (чем больше I_ тем боьше подмагничивание). Полярность тока подмагничивания зависит от направления включения диода Д. Таким образом начальная рабочая точка А МУ ВОС смещается либо влело, либо вправо по оси I_ (рис.8а) по сравнению с дроссельным МУ (кривая 1).

Если крутизна статической характеристики дроссельного МУ (кривая 1) одинакова и на левой и на правой ветвях, то магнитный усилитель с внутренней обратной связью имеет более крутую правую ветвь), к подмагничивания создает поле, совпадающее с полем от управляющей обмотки) и менее крутую по сравнению с дроссельным МУ левую ветвь (ток подмагничивания создает поле, противонаправленное полю от управляющей обмотки).

Поскольку магнитный усилитель с внутренней обратной связью имеет принципиально смешенную статическую характеристику, то установление начального выходного тока Iнач (при I₌ =0) на необходимом уровне осуществляется введением дополнительной смещающей обмотки. Изменение величины и полярности ₌ Uсм приводит как бы и смещенич статической характенистикки МУ ВОС в нужном направлении и к выбору нужной начальной величины I_~нач (при I₌ = 0) (рис.9).

Коэффициент усиления по току МУ ВОС так же как и в дроссельном МУ определяется из линейного участка статическтй характеристики

`

Из рис.9 видно, что К_I правой ветви больше, чем левой. На практике используется более крутая ветвь статическтй характеристики и 2 сердечника для устранения наводок от рабочей обмотки в обмотках управления и смещения. Для расчета теоретических значений коэффициентов усиления МУ ВОС по таку К_I , напряжению К_U и мощности Кр на крутой ветви статической характеристики используют формулы

где f - частота тока сети; Lp, Rp - индуктивность и активное сопротивления рабочей обмотки; Wy, Wp - число витков в управляющей и рабочей обмотках соответственно; Ry - активное сопротивление управляющей обмотки; Rд и n - прямое сопротивление диодов и их количество последовательно соединенных соответственно.

Вывод: в данной работе мы ознакомились с особенностями работ и, экспериментальной схемой мощного магнитного усилителя с внутренней обратной связью.