![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Глава 1.
- •§ 1.1. Состав систем автоматики
- •§ 1.2. Физические основы работы электромеханических и магнитных элементов
- •§ 1.3. Статические характеристики
- •§ 1.4. Динамические характеристики
- •§ 1.5. Обратная связь в системах автоматики
- •Глава 2
- •§ 2.1. Электрические измерения неэлектрических величин
- •§2.2. Мостовая измерительная схема постоянного тока
- •§ 2.3. Чувствительность мостовой схемы
- •§ 2.4. Мостовая схема переменного тока
- •§ 2.5. Дифференциальные измерительные схемы
- •§ 2.6. Компенсационные измерительные схемы
- •Раздел II
- •Глава 3
- •§ 3.1. Типы электрических датчиков
- •§ 3.2. Контактные датчики с дискретным выходным сигналом
- •Глава 4
- •§ 4.1. Назначение. Принцип действия
- •§ 4.2. Конструкции датчиков
- •Материалы проводов, используемых для потеициометрических датчиков
- •§ 4.3. Характеристики линейного потенциометрического датчика
- •§ 4.4. Реверсивные потенциометрические датчики
- •§ 4.5. Функциональные потенциометрические датчики
- •Глава 5
- •§ 5.1. Назначение. Типы тензодатчиков
- •§ 5.2. Принцип действия проволочных тензодатчиков
- •§ 5.3. Устройство и установка проволочных тензодатчиков
- •§ 5.4. Фольговые, пленочные, угольные и полупроводниковые тензодатчики
- •§ 5.5. Методика расчета мостовой схемы с тензодатчиками
- •Глава 6
- •§ 6.1. Назначение. Типы электромагнитных датчиков
- •§ 6.2. Принцип действия и основы расчета индуктивных датчиков
- •§ 6.3. Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики
- •§ 6.4. Трансформаторные датчики
- •§ 6.5. Магнитоупругие датчики
- •§ 6.6. Индукционные датчики
- •Глава 7
- •§ 7.1. Принцип действия
- •§ 7.3. Чувствительность пьезодатчика и требования к измерительной цепи
- •Глава 8
- •§ 8.1. Принцип действия. Типы емкостных датчиков
- •§ 8.2. Характеристики и схемы включения емкостных датчиков
- •Глава 9
- •§ 9.1. Назначение. Типы терморезисторов
- •§ 9.2. Металлические терморезисторы
- •§ 9.3. Полупроводниковые терморезисторы
- •§ 9.4. Собственный нагрев термисторов
- •§ 9.5. Применение терморезисторов
- •Глава 10 термоэлектрические датчики
- •§ 10.1. Принцип действия
- •§ 10.2. Материалы, применяемые для термопар
- •§ 10.3. Измерение температуры с помощью термопар
- •Глава 11 струнные датчики
- •§ 11.1. Назначение и принцип действия
- •§ 11.2. Устройство струнных датчиков
- •Глава 12 фотоэлектрические датчики
- •§ 12.1. Назначение.
- •§ 12.2. Приемники излучения фотоэлектрических датчиков
- •§ 12.3. Применение фотоэлектрических датчиков
- •Глава 13
- •§ 13.1. Принцип действия и назначение
- •§ 13.2. Излучатели ультразвуковых колебаний
- •§ 13.3. Применение ультразвуковых датчиков
- •Глава 14
- •§ 14.1. Физические основы эффекта Холла и эффекта магнитосопротивления
- •§ 14.2. Материалы для датчиков Холла и датчиков магнитосопротивления
- •§ 14.3. Применение датчиков Холла и датчиков магнитосопротивления
- •Раздел III
- •Глава 15
- •§ 15.1. Назначение. Основные понятия
- •§ 15.2. Кнопки управления и тумблеры
- •§ 15.3. Пакетные переключатели
- •§ 15.4. Путевые и конечные выключатели
- •Глава 16
- •§ 16.1. Режим работы контактов
- •§ 16.2. Конструктивные типы контактов
- •§ 16.3. Материалы контактов
- •Глава 17
- •§ 17.1. Назначение. Принцип действия
- •§ 17.2. Основные параметры и типы электромагнитных реле
- •§ 17.3. Электромагнитные реле постоянного тока
- •§ 17.4. Последовательность работы электромагнитного реле
- •§ 17.6. Основы расчета магнитопровода электромагнитного реле
- •§ 17.7. Основы расчета обмотки реле
- •§ 17.8. Электромагнитные реле переменного тока
- •§ 17.9. Быстродействие электромагнитных реле
- •Глава 18
- •§ 18.1. Назначение. Принцип действия
- •§ 18.2. Магнитные цепи поляризованных реле
- •§ 18.3. Настройка контактов и устройство поляризованного реле
- •§ 18.4. Вибропреобразователи
- •Глава 19
- •§ 19.1. Типы специальных реле
- •§ 19.2. Магнитоэлектрические реле
- •§ 19.3. Электродинамические реле
- •§ 19.4. Индукционные реле
- •§ 19.5. Реле времени
- •§ 19.6. Электротермические реле
- •§ 19.7. Шаговые искатели и распределители
- •§ 19.8. Магнитоуправляемые контакты. Типы и устройство
- •§ 19.9. Применение магнитоуправляемых контактов
- •Глава 20
- •§ 20.1. Назначение контакторов и магнитных пускателей
- •§ 20.2. Устройство и особенности контакторов
- •§ 20.3. Конструкции контакторов
- •§ 20.4. Магнитные пускатели
- •§ 20.5. Автоматические выключатели
- •Глава 21
- •§ 21.1. Назначение электромагнитных исполнительных устройств
- •§ 21.2. Классификация электромагнитов
- •§ 21.3. Порядок проектного расчета электромагнита
- •§ 21.4. Особенности расчета электромагнитов переменного тока
- •§ 21.5. Электромагнитные муфты
- •Раздел IV
- •Глава 22
- •§ 22.1 Физические основы работы магнитных усилителей
- •§ 22.2. Принцип действия магнитного усилителя
- •§ 22.3. Основные схемы и параметры нереверсивных магнитных усилителей
- •§ 22.4. Основные характеристики магнитных усилителей
- •§ 22.5. Теория идеального магнитного усилителя
- •§ 22.6. Инерционность идеального магнитного усилителя
- •§ 22.7. Графоаналитический способ построения статической характеристики магнитного усилителя
- •Глава 23
- •§ 23.1. Назначение и способы введения обратной связи
- •§ 23.2. Одноактный магнитный усилитель с внешней обратной связью
- •§ 23.4. Регулировка коэффициента обратной связи
- •§ 23.5. Характеристики реального магнитного усилителя с обратной связью
- •§ 23.6. Графическое построение статической характеристики магнитного усилителя с обратной связью
- •§ 23.7. Магнитные усилители с внутренней обратной связью
- •Глава 24
- •§ 24.1. Статическая характеристика реверсивного (двухтактного) магнитного усилителя
- •§ 24.2. Усилители с выходным переменным током
- •§ 24.3. Реверсивные магнитные усилители с выходным постоянным током
- •§ 24.4. Обратная связь в реверсивных магнитных усилителях
- •§ 24.5. Основы расчета магнитных усилителей
- •Глава 25
- •§ 25.1. Многокаскадный магнитный усилитель
- •§ 25.2. Быстродействующие магнитные усилители
- •§ 25.3. Операционные магнитные усилители
- •§ 25.4. Трехфазные магнитные усилители
- •Глава 26
- •§ 26.1. Назначение магнитных модуляторов
- •§ 26.2. Магнитные модуляторы с выходным переменным током основной частоты
- •§ 26.3. Магнитные модуляторы с выходным переменным током удвоенной частоты
- •§ 26.4. Магнитные модуляторы с выходным импульсным сигналом
- •§ 26.5. Магнитомодуляционные датчики магнитных величин
- •§ 26.6. Назначение и принцип действия бесконтактных магнитных реле
- •§ 26.7. Характеристики и схемы бесконтактных магнитных реле
- •§ 26.8. Переходные процессы в бесконтактных магнитных реле
- •§ 26.9. Основы расчета и конструирования бесконтактных магнитных реле
§ 22.2. Принцип действия магнитного усилителя
Для изучения принципа действия магнитного усилителя рассмотрим его простейшую схему (рис. 22.4, а, б), состоящую из двух обмоток. Одна обмотка — рабочая (или обмотка переменно-
го
тока) с числом витков
,
другая — обмотка управления (или
управляющая) с числом витков
.
Обе обмотки размещены на общем
ферромагнитном замкнутом сердечнике.
На обмотку управления подается входной
сигнал в виде напряжения постоянного
тока
или
тока
,
подлежащего усилению. Последовательно
с рабочей обмоткой включена нагрузка
,
напряжение на которой
является
выходным сигналом усилителя. Цепь
рабочей обмотки получает питание от
источника напряжения переменного тока
(например, промышленной частоты 50 Гц).
Сердечник одновременно намагничивается
двумя полями: постоянным, созданным
током
,
протекающим в обмотке
,
и переменным, созданным током
,
протекающим в обмотке
.
Если принять сопротивление рабочей
обмотки чисто индуктивным
,
а форму тока — близкой к
синусоидальной,
то ток в нагрузке
Так
как
,
то
(22.4)
где
—угловая
частота питающего напряжения
;
—индуктивность
рабочей обмотки.
Напряженность
магнитного поля в сердечнике создается
именно током
.
Так как мы приняли допущение о
синусоидальности тока, то и напряженность
будет изменяться по синусоидальному
закону. Амплитудное значение напряженности
(22.5)
где
—средняя
длина пути магнитного потока в сердечнике.
Выразим из уравнения (22.4) индуктивность
рабочей обмотки:
Подставим
сюда значение
из
уравнения (22.2)
и
значение
из
уравнения (22.5):
где
—динамическая
(или действующая) магнитная проницаемость
материала сердечника для переменной
составляющей магнитного поля:
(22.7)
Так
как
с увеличением постоянной составляющей
индукции В0
амплитуда
индукции
остается
неизменной, а
растет
(см.рис. 22.3), то, согласно формулам (22.6)
и (22.7), проницаемость сердечника
и
индуктивность
рабочей
обмотки уменьшаются подмагничивании
сердечника постоянным магнитным полем.
Характер зависимости
и
от
напряженности постоянного поля
при
показан
на рис. 22.5.
определяется
током в обмотке управления:
(22.8)
ток
в цепи нагрузки
может
быть увеличен только за счет уменьшения
магнитной проницаемости
для
переменной составляющей магнитного
поля, так как остальные параметры
(
;
;
;
;
)
не изменяются. Уменьшение магнитной
проницаемости
достигается
за счет увеличения постоянного
подмагничивающего поля в сердечнике,
создаваемого управляющим током
в
соответствии с уравнением (22.8).
При
изменении тока нагрузки
будет
изменяться и падение напряжения
на
нагрузке
,
т. е. выходной сигнал. Мощность, выделяемая
в нагрузке, может во много раз превышать
мощность, расходуемую в управляющей
обмотке, т. е. схема обладает усилительными
свойствами и ее можно рассматривать
как простейший магнитный усилитель.
Такой усилитель называют еще дроссельным,
поскольку изменение тока в нагрузке
обеспечивается за счет изменения
индуктивности рабочей обмотки, т. е.
сопротивления дросселя — катушки с
сердечником (рис. 22.6).
Рассмотренная
схема по рис. 22.4 имеет серьезные недостатки
и крайне редко применяется на практике.
Дело в том, что замыкающийся по сердечнику
переменный магнитный поток наводит в
обмотке управления (как во вторичной
обмотке трансформатора) переменную
ЭДС. Поэтому выходной сигнал может
влиять на входной. А усилители должны
обладать однонаправленностью действия:
только от входа к выходу. Для уменьшения
значения переменного тока, протекающего
по цепи управления под влиянием наведенной
ЭДС, последовательно с управляющей
обмоткой
включают большую индуктивность
.
Однако при этом увеличивается инерционность
усилителя: при быстрых изменениях
входного напряжения ток управления
изменяется медленно. Кроме того,
увеличивается расход материала (так
как необходим сердечник и для дросселя),
возрастают габариты и вес усилителя.
Другим недостатком рассмотренной схемы
является то, что форма тока в нагрузке
существенно отличается от синусоиды,
что видно по кривой 2'
на
рис. 22.3.
Для уничтожения ЭДС, наводимой в обмотке управления, ис-
пользуются
схемы магнитных усилителей с двумя
одинаковыми сердечниками
(рис. 22.7, а,
б). Такие
схемы составлены из схем по
рис. 22.4 как из типовых элементов, что
особенно хорошо видно
на рис. 22.7, а.
Рабочая
обмотка
и
обмотка управления
имеют
по две секции — по одной на каждом
сердечнике. Секции управляющей
обмотки
соединяются
последовательно и встречно;
следовательно, происходит взаимное
вычитание ЭДС, индуцируемых
в каждой секции. Поскольку сердечники
и соответствующие обмотки на них
одинаковы, происходит взаимное уничтожение
(компенсация) ЭДС, наведенных переменным
магнитным полем.
Секции рабочей обмотки
включены
последовательно и согласно.
В один полупериод питающего переменного
напряжения
переменный
магнитный поток
складывается
с постоянным
магнитным
потоком
в
одном сердечнике и вычитается в другом
сердечнике. В следующем полупериоде
сердечники меняются ролями.
Таким образом, совместное действие на
цепь нагрузки обеих
секций рабочих обмоток в каждый из
полупериодов совершенно
одинаково. Обе полуволны нагрузки будут
симметричны (без
четных гармоник), т. е. форма кривой тока
будет менее искажена,
чем в схеме с одним сердечником (см. рис.
22.3).