1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства icon

1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства




Скачать 145.06 Kb.
Название1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства
Дата20.11.2012
Размер145.06 Kb.
ТипДокументы
источник
1. /Ответы на вопросы экзамена.doc1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства

1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства.

Электромашинный усилитель (ЭМУ) представляет собой устройство, состоящее из генератора постоянного тока с одной или несколькими обмотками возбуждения (управления) и приводного двигателя. Приводной двигатель предназначен для вращения ротора генератора с некоторой постоянной скоростью.

Статические и динамические свойства ЭМУ определяются совокупностью следующих характеристик:

Характеристика холостого хода — определяет зависимость выходной ЭДС ЭМУ от величины тока управления в установившемся режиме.

Внешняя (нагрузочная) характеристика — определяет функциональную зависимость выходного напряжения от тока нагрузки в установившемся режиме.

Коэффициент усиления напряжения — определяется обычным образом и колеблется в пределах от нескольких единиц до нескольких десятков.

Коэффициент усиления мощности — пропорционален скорости вращения его якоря, колеблется в пределах от десятков до нескольких тысяч.

Добротность ЭМУ — характеризуется коэффициентом добротности, представляющим собой отношение коэффициента усиления по мощности к постоянной времени усилителя.

В зависимости от конструкции и способа возбуждения ЭМУ подразделяются на следующие типы:

1) с независимым возбуждением;

2) со смешанным возбуждением;

3) со специальной ориентацией магнитных потоков.

ЭМУ с независимым возбуждением представляет собой обычный генератор постоянного тока, обмотка возбуждения которого питается от регулируемого источника напряжения. Выходное напряжение ЭМУ с независимым возбуждением с достаточной степенью точности линейно зависит от скорости вращения его ротора. ЭМУ с независимым возбуждением дает возможность управлять значительными мощностями нагрузки при незначительных затратах мощности в обмотке управления.

ЭМУ со смешанным возбуждением представляет собой генератор постоянного тока, работающий в режиме самовозбуждения. ЭМУ со смешанным возбуждением отличаются от усилителей с независимым возбуждением тем, что необходимая для создания магнитного потока возбуждения мощность почти целиком поступает с выхода по цепи положительной обратной связи.

Для третьего типа ЭМУ классификационными признаками являются число ступеней усиления и ориентация управляющего магнитного потока. По числу ступеней усиления ЭМУ подразделяются на одно-, двух-и трехступенчатые.


2 Релейные системы регулирования


3 Магнитные усилители. Принцип действия. Статические и динамические характристики.

Магнитный усилитель - усилитель электрических сигналов, основанный на использовании нелинейной зависимости магнитной индукции В от напряжённости магнитного поля Н. Управляемыми элементами в М. у. являются индуктивности катушки, в которых действуют 2 переменных магнитных поля; одно изменяется с частотой источника питания, другое — с частотой усиливаемого сигнала. Простейший М. у. состоит из 2 замкнутых магнитопроводов, обмотки которых W1 включены последовательно и питаются от источника переменного напряжения ~ U. Вторичные обмотки W2 включаются последовательно и навстречу друг другу, поэтому замыкание обмоток W2 на небольшое сопротивление не вызывает какого-либо изменения силы тока i1 в первичных обмотках.

  Коэффициент усиления по току Ki и по мощности Кр для простейших М. у. равны:

  

  

где Ry — активное сопротивление обмоток W2, i1ср — приращение тока нагрузки, соответствующее приращению тока сигнала i2, n1 и n2 — число витков в первичной и вторичной обмотках.


№ 4 Обратные связи в магнитных усилителях

В письменном виде.


5 Тиристорные усилители

Предназначены для управления электрическим исполнительным механизмом, электромагнитными пусковыми устройствами, электронагревателями.

Обеспечивают усиление по мощности выходных сигналов регуляторов с импульсными или аналоговыми выходными сигналами.

Тиристорные усилители широко применяются для управления мощностью электрической нагрузки в одно- и трехфазных цепях переменного тока в схемах автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами.

Источниками дискретных, импульсных или аналоговых сигналов управления для тиристорных усилителей могут быть как ручные задатчики и блоки управления, так и разнообразные контроллеры (ПЛК) и регуляторы.

Усилители часто используются в системах управления электротермическими процессами для регулирования мощности нагревателей, печей и термостатов. В таких процессах мощность нагрузки регулируется за счет широтно-импульсной либо фазоимпульсной модуляции.

Усилители мощности также используются в качестве бесконтактных устройств управления одно- и трехфазными синхронными и асинхронными электродвигателями, электромагнитными пусковыми устройствами. В этом случае они выполняют следующие функции:

усиливают дискретные и импульсные сигналы,

обеспечивают пуск и торможение электродвигателя,

выполняют защиту от мгновенного реверса,

сигнализируют о перегрузке.

Наиболее часто тиристорные усилители применяются для управления электродвигателями электрических исполнительных механизмов постоянной скорости, используемых практически для любой запорной и запорно-регулирующей арматуры неполноповоротного принципа действия: шаровых и пробковых кранов, клапанов, шиберов, поворотных дисковых затворов, заслонок.



Тиристорный усилитель состоит из двух частей: тиристорного (силового) блока ТБ и блока управления БУ, обеспечивающего подачу управляющих импульсов на ТБ в определённые моменты времени. Сигнал ОС, снимаемый с нагрузки, после преобразования подается на вход БУ, куда поступает заданное значение тока Iзад. Разность этих двух сигналов ΔI определяет момент поступления на ТБ управляющего импульса напряжения δU и, соответственно, среднее значение напряжения на нагрузке.


6 Электрические исполнительные устройства. Общие сведения, классификация.

Исполнительные устройства служат для преобразования управляющего сигнала в перемещение органа регулирования. По характеру перемещения органа регулирования исполнительные устройства делятся на прямоходные и поворотные. Наиболее надежными являются гидравлические устройства.

К электрическим исполнительным устройствам относятся 1)электромагнитные и электромашинные устройства. 1) к устройствам этого типа можно отнести реле, соленоиды и электромагнитные муфты. 2)К электромашинным исполнительным устройствам относятся двигатели различных типов.

ИД и предъявляемые к ним требования. Исполнительным называется электрический двигатель, преобразующий подводимый к нему электрический сигнал () в угловую скорость вращения () или перемещение вала.

Основные требования к ИД:

1. статическая устойчивость и линейность механических характеристик во всем рабочем диапазоне скоростей; 2. линейная зависимость скорости вращения якоря от электрического сигнала управления и широкий диапазон регулирования скоростей; 3. отсутствие самохода; 4. высокое быстродействие; 5.высокий коэффициент усиления по мощности.


7 Электронное реле. Магнитоуправляемые контакты. Реле переменного тока.

Электронное реле — компонент электронной техники, осуществляющий замыкание-размыкание цепи при определенных электрических условиях.


8 Поляризованное реле. Реле времени.


9 Тахогенераторы

Тахогенератор (ТГ) представляет собой электрическую микромашину, работающую в генераторном режиме и преобразующую механическое вращение в электрический сигнал (напряжение). ТГ постоянного тока – это коллекторная электрическая машина с возбуждением от ПМ либо с электромагнитным возбуждением.

При постоянстве магнитного потока Ф э.д.с. якоря при холостом ходе пропорциональна угловой скорости вращения w

. (1)

Однако напряжение на щетках изменяется в некоторых пределах – пульсирует в зависимости от положения якоря в магнитном поле и при постоянной w.

Различают якорные, зубцовые и коллекторные пульсации. Основные причины якорных пульсаций: периодическое изменение воздушного зазора; неравномерная скорость вращения и остаточный магнетизм якоря; периодическое изменение магнитной проводимости стали якоря.

Периодическое изменение магнитной проводимости зазора вызывает изменение Ф и, следовательно, э.д.с. якоря. Частота последней в ГЦ при двухполюсной машине .

Средства уменьшения якорных пульсаций: увеличение зазора; обеспечение строгой цилиндричности поверхности и устранение эксцентриситета якоря; специальная “веерообразная” сборка пакета якоря.

Основная причина зубцовых пульсаций – изменение при вращении зубцового якоря.

На рис.1 представлено распределение магнитного потока в зазоре при повороте якоря на один зубцовый шаг. Нетрудно увидеть, что магнитная проводимость изменяется, и это ведет к продольным колебаниям магнитного потока. Кроме того, имеют место и поперечные колебания потока при переходе силовых линий из одного зубца в другой. В результате в выходном напряжении возникают зубцовые пульсации. Продольные колебания потока, в основном, заглушаются вихревыми токами в массивных частях машины.

Частота зубцовых пульсаций напряжения в Гц , где Z – число пазов якоря.

Для борьбы с поперечными колебаниями потока рекомендуется изготовить машину так, чтобы число пазов или зубцов на полюс не равнялись целому числу. Следует увеличить зазор, применять магнитные клинья для закрытия пазов, скашивать пазы якоря или полюсные наконечники на одно пазовое деление, применять успокоительную обмотку на сердечниках полюсов в виде коротко замкнутого витка на каждом полюсе из голой медной шины большого сечения.

Основные причины коллекторных пульсаций напряжения машины:

- вибрации щеток на коллекторе;

- периодическое изменение числа секций в одной параллельной ветви обмотки якоря вследствие замыкания части их щетками на коротко в процессе коммутации тока;

- влияние добавочных коммутационных токов на переходное падение напряжения в контактах щеток и коллектора.

Частота коллекторных пульсаций напряжения Гц, где – число коллекторных пластин.

Средства уменьшения коллекторных пульсаций:

- увеличение числа коллекторных пластин;

- обеспечение строго цилиндрической поверхности коллектора;

- надежная конструкция щеточного устройства;

- тщательный уход за коллектором и щетками.


Статические характеристики ТГ постоянного тока.

Выходная характеристика ТГ постоянного тока при холостом ходе, определяемая уравнением (1), линейна.

При подключении обмотки якоря на нагрузочное сопротивление уравнение равновесия напряжения в статике примет вид

(2)

где - ток якоря; - суммарное сопротивление обмотки якоря и переходное сопротивление щеточного контакта .

Так как , (3)

то, решая совместно (1) – (3), получим (4)

Уравнение (4) также линейно относительно w при постоянстве магнитного потока возбуждения и сопротивления переходного щеточного контакта.

При работе ТГ на нагрузку с учетом реакции якоря результирующий поток возбуждения Ф можно аналитически записать в виде

, (5)

где - поток при холостом ходе; - поток реакции якоря, пропорциональный току якоря.

Следовательно, э.д.с. якоря при нагрузке не является постоянной величиной для данной скорости вращения якоря, а зависит от величин нагрузки и определяется выражением

, (6)

где - конструктивная постоянная ТГ.

Тогда напряжение на зажимах ТГ определяется уравнением

, (7)

где - падение напряжения на щеточном контакте.

Решая (7) совместно с уравнениями (3), (5), (6), получим

, (8)

где - коэффициент пропорциональности между током якоря и потоком реакции .

Из (8) следует, что в общем случае выходная характеристика ТГ постоянного тока является нелинейной, при чем нелинейность тем больше, чем выше скорость вращения якоря и меньше сопротивление нагрузки.

ТГ имеет и зону нечувствительности, так как при малой скорости вращения якоря э.д.с. меньше падения напряжения в контакте коллектор – щетки ().

Статистический коэффициент усиления ТГ постоянного тока определяется из выражения (8)

. (9)

Из (9) видно, что - нелинейная функция скорости вращения якоря.

Если размагничивающим действием реакции якоря пренебречь, принимая , вместо (9) получим . (10)

Динамические свойства ТГ постоянного тока. Для оценки динамических свойств ТГ постоянного тока запишем уравнение переходного процесса при условии, что щетки стоят на геометрической нейтрали и реакцией якоря можно пренебречь,

, (11)

где - индуктивность обмотки якоря.

При включении на выход ТГ активной нагрузки , , а его производная

.

Поэтому уравнение (11) можно записать в следующем виде:

, (12)

где - постоянная цепи якоря; - угол поворота якоря.

Тогда, согласно (12), передаточная функция ТГ

. (13)

Следовательно, ТГ постоянного тока – инерциональное дифференцирующее звено.

При активно-индуктивной нагрузке ТГ постоянная

, (14)

где - индуктивность нагрузки.


10 Реле. Основные характеристики. Типы статических характеристик.


11 Определение параметров настройки импульсного регулятора по кривой разгона.


12 Поворотные трансформаторы и сельсины.

Поворотным, или вращающимся, трансформатором называется информационная электрическая машина, амплитуда выходного напряжения которой является функцией входного напряжения и углового положения ротора.

Поворотные трансформаторы конструктивно сходны с асинхронными машинами с фазным ротором и контактными кольцами. К ним обычно подводится питание со стороны статора от источника переменного напряжения. На обмотке ротора (на выходе) получают напряжение, представляющее собой определенную функцию угла поворота ротора α. Обычно требуется, чтобы это напряжение было пропорционально sin α, cos α. В соответствии с этим, различают синусные, косинусные и синус - косинусные трансформаторы.

На рис. 13.3 представлена принципиальная схема поворотного трансформатора с двумя взаимно-перпендикулярными обмотками на статоре и на роторе.




Рис. 13.3

Назовем оси обмоток статора S и K соответственно продольной d и поперечной q осями поворотного трансформатора. Статорную обмотку S подключим к источнику переменного напряжения. Обмотка создает продольное пульсирующее магнитное поле, которое будет индуктировать в роторных обмотках А и В ЭДС. Значения электродвижущих сил зависят от угла поворота ротора α.

При синусоидальном распределении поля вдоль окружности ротора напряжение на обмотке А будет меняться при повороте ротора пропорционально sin α, а напряжение на обмотке В - пропорционально cos α. При использовании обеих обмоток ротора получим синус-косинусный поворотный трансформатор.

Токи в роторных обмотках создают продольную составляющую магнитного потока, направленную встречно магнитному потоку статорной обмотки S, и поперечную составляющую потока, направленную перпендикулярно магнитному полю обмотки S. Вследствие появления поперечной составляющей, нарушится синусоидальный и косинусоидальный законы изменения ЭДС от угла поворота ротора α.

Для компенсации полученной составляющей магнитного поля роторных обмоток на статоре размещается компенсационная обмотка К, замкнутая накоротко, под углом 90o к обмотке S.

Эта обмотка создает магнитный поток, направленный встречно поперечной составляющей магнитного потока ротора, и ослабляет ее. В результате, погрешность поворотного трансформатора уменьшается.


Сельсином называется информационная электрическая машина переменного тока, вырабатывающая напряжения, амплитуды и фазы которых определяются угловым положением ротора.

Сельсины позволяют осуществить без общего механического вала

согласованное вращение или поворот механизмов.

Известны два режима работы сельсинов: индикаторный и трансформаторный. При работе сельсинов в индикаторном режиме происходит передача на расстояние угла поворота механической системы.

При работе сельсинов в трансформаторном режиме передается сигнал,

воздействующий на исполнительный механизм таким образом, чтобы заставить его отработать заданный поворот.

Рассмотрим устройство и принцип действия однофазных двухполюсных

контактных сельсинов. Однофазная обмотка возбуждения, включенная в сеть переменного тока, расположена на явнополюсном статоре. На роторе размещены три пространственно смещенные относительно друг друга под углом 120o катушки синхронизации. Концы катушек соединены в общий узел, начала катушек выведены на контактные кольца. Обмотка возбуждения создает пульсирующий магнитный поток. Этот поток индуктирует трансформаторные ЭДС в катушках синхронизации. Наибольшая ЭДС индуктируется в катушке, ось которой совпадает с осью пульсирующего потока. При отклонении оси катушки ЭДС уменьшается по синусоидальному закону. Величина и фаза ЭДС в каждой катушке зависит от угла поворота ротора сельсина.



Рис. 13.1 На рис. 13.1 приведена схема соединения однофазных сельсинов при индикаторном режиме работы.

В схеме используются сельсин - датчик и сельсин - приемник, представляющие собой два совершенно одинаковых сельсина.

ОВд и ОВп - обмотки возбуждения сельсина - датчика и сельсина - приемника.

Сд и Сп - катушки синхронизации.


Если роторы обоих сельсинов ориентированны одинаковым образом

относительно обмоток возбуждения, то в каждой паре катушек индуктируются одинаковые ЭДС. Катушки роторов обоих сельсинов соединены таким образом, что ЭДС в них направлены встречно друг другу, и ток в соединительных проводах отсутствует. Такое положение сельсинов называется согласованным.

Если повернуть ротор сельсина - датчика на угол θ , то в соответствующих катушках роторов наводятся различные по величине ЭДС, и в них возникают токи, которые, взаимодействуя с магнитными полями обмоток возбуждения, создают вращающие моменты. Ротор датчика удерживается в повернутом положении, следовательно, ротор приемника будет поворачиваться до тех пор, пока не исчезнет вращающий момент, т.е. пока не исчезнут токи в катушках сельсина, а это произойдет, когда ротор сельсина - приемника повернется на тот же угол θ , возникнет новое согласованное положение роторов сельсина - датчика и сельсина - приемника. На роторе сельсина - приемника устанавливаются стрелка и шкала, показывающие угол поворота сельсина - датчика.

Если необходимо осуществить дистанционную передачу угла поворота к механизму, требующему большого вращающего момента, то используется схема трансформаторного режима работы сельсинов (рис. 13.2).





Рис. 13.2

Обмотка возбуждения сельсина - датчика подключается к источнику однофазного тока. Катушки синхронизации датчика соединены с катушками синхронизации приемника, который работает как сельсин - трансформатор. Катушки синхронизации СП являются первичной обмоткой, а статорная обмотка ОВП - вторичной (выходной) обмоткой. Она через усилитель у cоединяется с исполнительным двигателем. Исполнительный двигатель через редуктор связан с валом сельсина - приемника.

Обмотка возбуждения датчика образует пульсирующий по горизонтали магнитный поток. В катушках СД индуктируются ЭДС, которые создают токи в роторных катушках датчика и приемника. Каждая катушка синхронизации сельсина - приемника создает свой магнитный поток, а результирующий магнитный поток имеет такое же направление, как и поток в сельсине - датчике.

В обмотке возбуждения сельсина - премника индуктируется ЭДС, величина и фаза которой зависят от угла и направления результирующего потока обмотки синхронизации приемника. Ось обмотки возбуждения приемника сдвинута на 90o относительно оси обмотки возбуждения датчика, поэтому, когда магнитный поток направлен горизонтально, в обмотке приемника ОВП не возникает никакой ЭДС. Это согласованное положение в трансформаторном режиме.

Если ротор сельсина - датчика повернуть на угол θ , то результирующий магнитный поток в роторе сельсина - приемника повернется тоже на угол θ , а на зажимах обмотки ОВП появится напряжение, зависящее от угла θ . Это напряжение подается на вход усилителя, а затем на исполнительный двигатель. Двигатель вращается, поворачивая обмотки управления. Вал ротора сельсина - приемника через редуктор связан с валом объекта управления. Когда вал объекта управления повернется на нужный угол, одновременно с ним повернется на угол θ вал сельсина - приемника. Возникнет новый согласованный режим, и движение прекращается.

Исполнительный механизм и сельсин - датчик не нуждаются в механической связи и могут находиться на большом расстоянии друг от друга.

Электрические системы дистанционной передачи угла поворота или вращения механизмов используются в радиолокаторах, в радиопеленгаторах и другой специальной технике.


13 Статические и динамические свойства термопары. Скоростная термопара.


14 Измерительные преобразователи активного сопротивления


15 Элементы сравнения электронных регуляторов.


16 Преобразователи индуктивности


17 Формирование законов регулирования и использование операционных усилителей.



Похожие:

1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства icon1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства icon2: стрелковое оружие и гранатометы
Назначение, боевые свойства, общее устройство гранатомета. Принцип работы (понятие о работе его составных частей и механизмов, комплектность...
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconТема: «Параллелограмм и его свойства (свойства биссектрис и высот)»
Предложенные упражнения требуют от ученика умения применять свойства изучаемой фигуры в различных ситуациях, умения быстро ориентироваться...
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconРуководство по 5,45 мм автомату (пулемету) Калашникова ак-74 (рпк-74) М., В. И., 1984г. Огневая подготовка М. С. подразделений. Учебно-методическое пособие. М., В. И., 1988г
Изучить с офицерами назначение, боевые свойства, общее устройство, принцип работы автоматики ак-74 (рпк-74)
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconПлан работы лаборатории. Изменение внутренней энергии тела в результате теплообмена. Принцип действия тепловой машины. Одновременная электризация двух соприкасающихся тел

1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconПлан-конспект для проведения занятия с курсантами роты тема: 2 «Стрелковое оружие и гранатометы». Занятие: 14 «автоматический гранатомет на станке агс-17»
Изучить с курсантами назначение, боевые свойства, общее устройство и принцип работы гранатомета
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconРуководство по эксплуатации рпг ход занятия
Принцип устройства и действия противотанковых гранатометов; особенности устройства безоткатных динамо реактивных орудий
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconСоотношение понятий «индивидуальность» и «личность»
Но еще С. Л. Рубинштейн утверждал, что "индивидуальные свойства личности это не одно и то же, что личностные свойства индивида, то...
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства iconРегулятивные действия обеспечивают организацию учащимся своей деятельности
Познавательные действия включают общеучебные и логические универсальные учебные действия
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства icon1. Какие законы лежат в основе действия скороварки?
В результате температура кипения увеличивается. Это приводит к тому, что продукты в скороварке готовятся быстрее. Принцип скороварки...
1 Электромашинные усилители. Принцип действия. Статические и динамические свойства icon1. Строение и свойства атомов
По отношению к менее электроотрицательным элементам (водород, металлы) сера проявляет окислительные свойства и приобретает степень...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib3.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Лекции
Доклады
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Программы
Методички
Документы

опубликовать

Документы