А. Элементы автоматики Классификация систем автоматики (стр. 4 из 8)

Магнитные усилители.

Магнитным усилителем называется электромагнитное устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов, в котором используются зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов на переменном токе от величины постоянного подмагничивающего поля, созданного или изменяемого входным сигналом. Магнитные усилители являются усилителями переменного тока, а управляются сигналом постоянного тока.

Основные преимущества:

1. Высокая надежность.

2. Высокий КПД.

3. Высокая чувствительность.

Недостатки:

1.

Большая инерционность.

Принцип действия основан на использовании явления насыщения ферромагнитного сердечника магнитного поля.

Wp Wy Wp

Iy U -

При подаче переменного напряжения питания по обоим полуобмоткам рабочей обмотки будет протекать ток, вызывающий магнитное поле в каждом сердечнике, а также степень его намагниченности , которая будет определять величину магнитной проницаемости сердечника. Индуктивность дросселя (1 и 2 полуобмотки) определяется по формуле:

Lдр=

Где

- число витков,

- сечение сердечника,

- магнитная проницаемость,

- длина средней силовой линии.

Индуктивное сопротивление дросселя:

т.к индуктивность дросселя зависит от магнитной проницаемости, то в ненасыщенном состоянии сердечник будет обладать большой магнитной проницаемостью, следовательно индуктивность дросселя будет большая, а также индуктивное сопротивление будет большое, что вызовет в рабочей обмотке протекание малого начального тока. При подаче на управляющую обмотку напряжения управления, которое вызовет управляющий ток в обмотке управления и вызывающее общее магнитное поле обоих сердечников, причем в правом сердечнике оно противоположно вектору поля рабочей обмотки, а в левом совпадает с ним, что приводит к насыщению левого сердечника, а следовательно к резкому падению магнитной проницаемости в нем, индуктивности обмотки и индуктивного сопротивления.

Ток в рабочей обмотке увеличивается и определяется как отношение приложенного напряжения к полному сопротивлению дросселя и приемника и численно будет равен:

При смене полярности управляющего напряжения направление вектора магнитного поля управляющей обмотки изменяется на противоположное. При этом будет насыщаться правый сердечник. Усиление усилителя будет происходить за счет уменьшения сопротивления обмотки правого сердечника. Статическая характеристика будет проходить во втором квадрате при отрицательных токах управления симметрично характеристике в первом квадрате.

Усилители широко применяются как усилители высокой чувствительности малой и средней мощности в системах автоматического управления и регулирования.

Неэлектрические усилители.

1. Пневматические усилители:

2. Гидравлический усилитель.

Пневматический применяется в автомобильном, пассажирском транспорте, а также по взрыво- и пожароопасных производствах (типа сопло-заслонка) Состоит из входной и рабочей камеры, заслонки, мембраны связанной со штоком.

Входной сигнал подается на заслонку. Если он отсутствует, то воздух через входную камеру проходит через сопло наружу. Если на заслонку подать входной сигнал, заслонка будет прикрывать сопло, давление во входной камере будет возрастать, что вызовет увеличение давления в рабочей камере, которое будет воздействовать на мембрану значительно большей площади чем сечение входной камеры, что вызовет увеличение давления на шток во столько раз, во сколько площадь мембраны больше сечения входной камеры. Шток будет двигаться вниз.

Гидравлический усилитель со встроенной трубкой.

Основные параметры:

Коэффициент усиления: показывает, во сколько раз U(I,R) сигнала на выходе больше, чем на входе.

KДб=20Lg Uвых/Uвх= 20 LgK K= Uвых/Uвх

KpДб= 10Lg Pвых/Pвх

2. Входное сопротивление усилителя Rвх=Uвых/Iвх

Выходное сопротивление определяют между выходными зажимами при отключенном сопротивлении нагрузки

3. Чувствительность.

4. Полоса пропускания – наз. на обм. частот, в которой коэф. усиления изменяется не больше, чем это допустимо по тех.условиям.

5. Динамический диапазон – отношение амплитуд наиболее сильного и наиболее слабого сигналов на входе усилителя

D = 20Lg Uвх max/Uвх min

6. КПД

= P вых/ %

, потребляемая усилителем от всех источников питания

Стабилизаторы напряжения:

Стабилизатором называется устройство, автоматически поддерживающее значение выходной величины (напряжения, тока, давления, усилия) с заданной степенью точности. Классификация:

1.злектрические

2.неэлектрические

К электрическим относятся: электрические стабилизаторы, ферромагнитные стабилизаторы и феррорезонансные.

К неэлектрическим относятся стабилизаторы гидравлические и пневматические.

По принципу действия все стабилизаторы делятся на 2 класса:

1. Параматрические стабилизаторы, принцип действия которых основан на изменении одного из параметров цепи. Например, нелинейного изменения сопротивления эл.цепи. Параметрические стабилизаторы:

1.Стабилизаторы на стабилитронах

2.Ферромагнитные

3.феррорезонансные

К параметрическим относятся и неэлектрические. Изменяемый параметр – давление. 2.Компенсационные стабилизаторы – это электронные стабилизаторы, представляющие собой систему автоматического регулирования, поддерживающую на выходе схемы постоянными с заданной степенью точности напряжение или ток в приемнике.

Основным параметром стабилизаторов является коэффициент стабилизации, который определяется как отношение относительного приращения входного напряжения к относительному приращению выходного напряжения.

Требования, предъявляемые к источникам напряжения, питающего различные виды электронной аппаратуры:

1.Бытовая аппаратура должна питаться от источников питающего напряжения с коэффициентом стабилизации 200-300.

2. Системы автоматики должны питаться напряжением с коэффициентом стабилизации 2000-3000

3. Системы эл/выч. техники – Кст – более 5000.

Ферромагнитный стабилизатор напряжения

Iвх

Uвх

U2

Zn Un

Uвых

Ферромагнитным называется стабилизатор, принцип действия которого основан на уменьшении магнитной проницаемости одного из трансформаторов и соответственно нелинейного изменения индуктивного сопротивления его вторичной обмотки (в зависимости от величины входного сигнала). Включает в себя 2 трансформатора Т1 и Т2, сопротивление приемника. Трансформатор Т1 насыщен и изменяет индуктивное сопротивление вторичной обмотки в зависимости от входного напряжения(при увеличении Uвх). Т2 является ненасыщенным, изменение входного напряжения на нем вызывает линейное изменение выходного напряжения и называется компенсационным, потому что его вторичная обмотка включена встречно вторичной обмотке насыщенного трансформатора.

Работа стабилизатора: при увеличении входного напряжения на первичных обмотках возрастает входной ток, примерно пропорционально увеличению напряжения. На компенсационной обмотке пропорционально росту напряжения возрастает ток. На вторичной обмотке насыщенного трансформатора: напряжение вторичной обмотки и напряжение компенсационного трансформатора, вычитаясь друг из друга образуют выходное напряжение стабилизатора:

Uвых = U2 – Uк

Компенсационный стабилизатор напряжения.

Назначение элементов:

RБ – балансный резистор ограничивает ток через стабилитрон.

Rк – резистор цепи коллектора усилителя постоянного тока VT2

Стабилитрон служит для выработки эталонного напряжения, нелинейно изменяет свое сопротивление при изменении входного напряжения.

VT1 - регулируемый транзистор изменяет свое внутреннее сопротивление в зависимости от степени открытия и регулирует величину выходного напряжения