13. Усилители

Усилители - это преобразователи, предназначенные для уси­ления слабого сигнала от датчика (порядка 10^-4... 10^-5 Вт) до уров­ня, требуемого для его обработки, и усиления маломощного управ­ляющего сигнала до мощности, необходимой для управления ис­полнительным устройством системы (порядка 10³ Вт) за счет внеш­него источника энергии. По виду используемой энергии усилите­ли, как и другие преобразователи, делят на электрические, гид­равлические и пневматические.

В группу электрических усилителей входят электронные, маг­нитные, электромашинные и другие устройства, изменяющие па­раметры электрического сигнала. Усиление происходит за счет ис­пользования энергии стороннего источника питания: гидронасо­са, пневмосети и в конечном счете электросети.

В ряде случаев усилители наряду с функцией усиления мощ­ности выполняют функцию преобразования сигнала в другой вид, более удобный для работы системы управления (например, золотниковый гидрораспределитель с электромагнитным приво­дом).

Усилители выполняются как самостоятельные элементы либо входят в состав измерительных или исполнительных устройств и являются в этом случае их неотьемлемой частью. Как и другие элементы систем управления, усилители характеризуются стати­ческими и динамическими характеристиками, перечисленными ранее.

Основными параметрами усилителей помимо коэффициента усиления (по току, напряжению, мощности) постоянной време­ни (инерционность) и рабочего диапазона частот являются:

• линейность статической характеристики;

• величина зоны нечувствительности;

• энергетические параметры (входная, выходная и потребляе­мая мощность);

• стабильность параметров при изменении условий внешней среды и по времени и их воспроизводимость при серийном про­изводстве;

• долговечность, надежность, вибростойкость и т. д.

Возможный коэффициент усиления по мощности усилителей, применяемых в системах управления, лежит в диапазоне от 10 до 10'. Выходная мощность усилителей, применяемых в системах управле­ния, лежит в пределах от долей ватт до десятков киловатт. При мощ­ности до 100 Вт обычно применяют электронные усилители, при большей требуемой мощности - гидро- и пневмоусилители.

Так как слабый сигнал от датчика или сравнивающего органа на пути до исполнительного устройства претерпевает серию пре­образований и усиливается в миллионы раз, усиление происхо-

Электронные усилители.

ZZ = L2 2 дросселей 1, 2 в цепи переменного тока определяются как геометрией обмоток 1, 2, так и магнитной проницаемостью сердечников µо , которая зависит от тока подмагничивания Iy в обмотке 3. Чем больше ]у (рис. 3.33, б), тем меньше µо сердечни­ков, тем меньше индуктивности L 1 и L 2 и реактивные сопротив­ления 22 дросселей и тем больше ток нагрузки IH.

На рис. 3.33, в показана характеристика рассмотренного маг­нитного усилителя. Затрачивая небольшую мощность на ток под­магничивания 1у , можно управлять значительной мощностью и током нагрузки IH .

Так как коэффициент усиления магнитного усилителя по току k; = I„ /Iy определяется реактивным сопротивлением дросселей, которое зависит от частоты переменного напряжения U, увеличе­ние частоты с 50 до 500 Гц приводит к увеличению коэффициен­та усиления в 2-4 раза. Мощность магнитных усилителей дости­гает сотен киловатт при коэффициенте усиления 50... 200 и КПД 0,6...0,98. Магнитные усилители нашли широкое применение в устройствах автоматики благодаря своей простоте и надежности. Главным недостатком усилителей этого типа является их инерци­онность, связанная с большой индуктивностью управляющей об­мотки.