книги / Электрические аппараты

Рис. 6.12. МУС с обмоткой смещения и его характеристики управления

dt

Вэто время МУС II находится в полупериоде управления

иего магнитопровод размагничивается не только под дей­

момента насыщения МУС I размагничивание МУС II про­ изводится только за счет ЭДС еуХ так как напряжением управления Еу можно пренебречь. При этом —еу| =

Вдействительности из-за того, что ЯуфО, индукция В2

кмоменту t — ts не принимает значения Ву2. После насыще­ ния МУС I { t> ts) еу1 = 0. За счет действия Еу индукция В2 достигает значения Ву2= 0 . Следует сказать, что при 0 < <Lti^ts размагничивание МУС II происходит под действи­ ем большой ЭДС eyi по динамической (широкой) петле гистерезиса, так как \dB2/dt\ велико. В интервале

кладываются к обмоткам управления соседних МУС, ко­ торые подвергаются размагничиванию, то в цепи управле­ ния течет относительно небольшой переменный ток (рис. 6.11, ж) и нет необходимости включать в цепь управления балластный дроссель Хб.

Процесс в цепи управления повторяется каждый полупериод частоты источника, и ток управления имеет посто­ янную составляющую Iy= E y/Ry и четные гармоники (рис. 6.11, ж).

Чем меньше сопротивление Ry по сравнению с Хд.у — сопротивлением обмотки wy дросселя, находящегося в ре­

при скачкообразном. Описанная выше связь дросселей че­ рез обмотки управления при малом Ry изменяет статиче­

щую активно-индуктивный характер. При большой посто­ янной времени нагрузки L»/R„ через нее течет выпрямлен­ ный ток без пульсаций [6.1].

Напряжение на нагрузке

UH= Ф р = Л (U — 2/ьУр SABy).

Изменение индукции ДВу определяется током управле­ ния / у. Как видно из (6.12), выходное напряжение Up не зависит от сопротивления рабочей цепи, и при данном то­ ке управления МУС является управляемым источником напряжения. Если R n ^ R s+ rp , то UH мало зависит от со­ противления нагрузки (§ 6.5).

Характеристикой управления МУС называется зависи­ мость выходного напряжения от тока управления Up(Iy) или напряжения на нагрузке от тока управления Uu(ly).

Производная <ЭДВу/дНу характеризует наклон кривой размагничивания магнитопровода МУС и условно может определяться эквивалентной магнитной проницаемостью размагничивания цр — —д \В у/дН у. Введем понятие индук­ тивного сопротивления размагничивания:

w\ S

Рис. 6.13. Эффект запаздывания в МУС:

на нагрузке МУС при подаче отрицательного (а) и положительного (г) сигналов управления

Если напряжение иуг появится в начале УП (рис. 6.13, б), то новое значение напряжения Uni на нагрузке установится во втором полупериоде. Таким образом, даже в идеальном случае, когда /?у=оо, МУС имеет запаздывание, которое может достигать 1—1,5 периода частоты питания. В двухполупериодном МУС запаздывание уменьшается до 0,5—1 периода. Такие усилители называются быстродействующими. По­ вышая частоту питания до 500—1000 Гц, можно получить очень малую инерционность усилителя.

г) Постоянная времени, добротность. Если сопротивле­ ние Ry цепи управления велико, то мощность управления

Py— IyRy увеличивается и kP падает. Для повышения kP и ku сопротивление Ry необходимо уменьшать. При малом

няется и для переходного режима МУС, но ток управления iy, определяющий напряженность поля # у, а следователь­ но, и значение АВУ нарастает медленно. Скорость нараста­ ния iy определяется индуктивностью цепи управления Ly. Д ля цепи управления можно написать

Решение этого уравнения представляет собой экспонен­ ту. При подаче на вход напряжения AUy ток управления меняется по закону

ванием в один полупериод. На рис. 6.13, г показано изме­

времени Ту и тем выше быстродействие МУС. Воспользо­ вавшись (6.20), получим

Коэффициент р характеризует часть переменного на­ пряжения, которая ложится на МУС в режиме максималь­ ной отдачи. С ростом ka коэффициент ABy,no J(2 B m) умень­ шается, а р увеличивается, что ведет к возрастанию напря­ жения и мощности нагрузки.

б) Свойства вентилей. Прямое сопротивление вентилей входит в общее сопротивление рабочей цепи. С увеличени­ ем прямого сопротивления уменьшается КПД rj рабочей цепи усилителя.

На характеристику МУС существенно влияет обратное сопротивление вентилей Вобр (рис. 6.14,6). Если Яобвфоо, то в управляющий полупериод через рабочую обмотку проходит обратный ток, размагничивающий магнигопровод (увеличивается АВу), при этом напряжение на нагруз­ ке и ток в ней уменьшаются.

Напряженность магнитного поля от обратного тока

^обР == ^обр wr>И-

Для того чтобы обратный ток не сказывался на работе усилителя, необходимо соблюдение неравенства

где АНу — напряженность поля управления, которая обес­

При неизменном токе управления изменение индукции ASy = const. Напряжение UH прямо пропорционально пи­ тающему напряжению U. Крутизна и протяженность ли­ нейной части характеристики управления практически не зависят от питающего напряжения. Если напряжение пи­

влияние дросселей и процесс перемагничивания идет под

характеристика сдвигается вправо в положение 2 и имеет меньшую крутизну [6.1].

6.6. БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ (ЕМУ)

а) Двухобмоточные БМУ. Для того чтобы двухполупериодный МУС имел высокие ki, k0 и kP и был быстродействующим, необходимо, что­ бы рабочие полупериоды одного магнитопровода не влияли на управ­ ляющие полупериоды другого. Рассмотрим сначала работу однополупериодного МУС, в цепь управления которого включены диод VD1 и ис-

Рис. 6.15. Быстродействующий магнитный усилитель с малым сопротив­ лением цепи управления

точник опорного переменного напряжения LT (рис. 6.15, а). Для того чтобы VD1 не открывался за счет ЭДС ey^ f наведенной потоком рабо­ чей обмотки, необходимо условие

U IW = wp/wy

Пусть в рабочей цепи имеет место РП и по ней протекает ток. При показанной на рисунке полярности напряжений U' и Uy вентиль VDI ваперт и цепь управления оказывается разомкнутой. ЭДС, возникающая на обмотке управления wy под действием напряжения U , не создает в цепи управления тока, так как VD1 заперт. Не проходит ток и от ис­ точника сигнала Ну. В следующий, управляющий полупериод диод VD2 аапирается и ток по рабочей цепи не проходит. В связи с изменением полярности U' диод VDI открывается и процесс размагничивания магнитопровода определяется разностью напряжений Uy и U' . При 7/у= = 0 размагничивание магнитопровода происходит только за счет опор­ ного напряжения U' , которое выбирается так, чтобы к концу УП ин­ дукция достигла значения — Bs. При наличии сигнала Uy в цепи дейст­ вует разность напряжений Uy и V . В результате к концу УП индук­ ция в магнитопроводе не достигнет значения — Bs. По мере увеличения Uy изменение индукции в УП будет уменьшаться. Если сигнал Ub соз­ дает индукцию +2Bs, то изменение индукции в течение УП равно нулю. К концу УП индукция будет такая же, как и к его началу, т. е. будет равна +BS. В этом случае при следующем РП по нагрузке будет про­ ходить максимальный рабочий ток.

В описанной схеме устранено влияние рабочей цепи на цепь управ­ ления. Диод VD1 играет роль коммутирующего устройства в цепи уп­ равления. В течение РП сопротивление VD1 бесконечно велико, цепь управления разомкнута и рабочая цепь на нее не влияет. В течение УП сопротивление VD1 равно нулю и процесс размагничивания определяет­ ся только цепью управления. Таким образом, и при конечном сопротив­ лении цепи управления обеспечивается быстродействие МУС по схеме рис. 6.15, о.

На этом принципе построена двухполупериодная схема МУС по рис. 6.15, б, рабочая цепь которой соответствует схеме рис. 6.9, б. В цепь управления введены диоды VD]—VD4 и опорное напряжение U' . При принятой полярности питания рабочей цепи в МУС I будет РП, а в МУС II—УП. Направление рабочего тока «р указано стрелкой. Диод VDI заперт, цепь этой обмотки управления разорвана и, ЭДС, возникающая в ней под действием рабочей обмотки, не оказывает влия­ ния на цепь управления. Диоды VD2 и VD4 открыты, и процесс размаг­ ничивания МУС II происходит под действием опорного напряжения Ur и напряжения Uy. Обычно опорное напряжение получается с помощью специального трансформатора, подключенного к источнику питания ра­ бочей цепи.

Схемы БМУ весьма разнообразны, но в основе большинства из них лежит устранение взаимного влияния обмоток управления и рабочих.