Фильтр

-i(t)

Рис. 5.12. Схемы простейших резонансных фильтров

состоящих из двух, трех и т. д. отдельных фильтров, можно получить высокий коэффициент сглаживания (/с<,> 100).

Помимо сглаживаютцнх фильтров в практике используются резонансные фильтры.

Работа резонансных фильтров в электрических цепях несинусоидального тока основана на создании условий для возшпс-новения явлентсй резонанса тока или напряжения для определенных гармоник. Например, если в общей форме кривой несннусоидального тока на нагрузке необходимо выделить кривую тока /с-й гармоники, можно использовать резонанспый филыр рис. 5.12, а, параметры которою 1ф и Сф нодбираются таким образом, чтобы создать уатовия резонанса напряжения именно для к-й гармоники. В этом случае сопротивление фильтра для тока Л-й гармошпси становится значительно меньше, чем для токов других гармоник, что и позволяет выделить на нагрузке ток к-н гармоники. Таким образом, рассматриваемый фильтр позволяет выделить ток определенной частоты. На практике подобные фильтры обеспечивают выделшие тока в определенной полосе частот, поэтому они называются полосовыми. И наоборот, если есть необходимость исключить на нагрузке ток к-й гармоники несииусоидального тока, то ис-1юльзуегся фильтр по рис. 5.12,6. Параметры фильтра £ф и Сф подбираются такими чтобы для fe-й гармоники создать условия резонанса тока. В этом случае для тока к-в гармоники проводимость фильтра почти равна нулю и ток этой гармоники на нагрузке или резко уменьшается, или полностью иск.[1ючается. Такой фильтр называют заградительным или фильтром-цроб-кой для /с-й гармоники.

5.8. ПОНЯТИЕ О ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ, ИНТЕГРИРУЮЩИХ И ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ

Дифференг1Ируюп1ей цепью называют линейный четырехполюсник, у которого выходное напряжение пропоршиоиально производной входного напряжения. Принципиальная схема

Рис 5.13 Схема дифференцирующей цепи (а) и временные диаграммы (й, в) при дифференпировании прямо/! ольных и.мпульсов

дифференцирующей гС-цепн приведена на рис. 5.13,й. Выходное напряжение Овы. снимается с резистора г. По второму закону Кирхгофа

= ri, то = Wa.

вых или

(5.2)

Параметры rC-цепи выбираются так. чтобы сс постоянная времени т = Сг была достаточно мала. В этом случае

а следовательно,

Заметим, что днфференпирование будет тем точнее, чем меньше т, но при уменьшении г снижается выходное напряжение иьц. При подаче на вход дифференцирующей гС-цепи ряда прямоугольных импульсов рис, 5.13.6 форма выходного напряжения будет иметь вид. представленный на рнс, 5.13,6.

На практике дифференцирующая цепь мож-ег быть ислользо-вапа в импульсной технике для формирования коротких запускающих импульсов в разнообразных электронных устройствах.

Интегрирующей цепью называют линейный четырехполюсник, выходное напряжение которого пропорционально интегра-

Рис. 5.14. Схема интегрирующей цепи (а) н временные диаг (б, в) при интегрировании прямоугольных HMnv3bcOB

лу входного напряжения. Схема илтегрнруюшей гС-цепи показана на рис. 5,14,а Выходное напряжение снимае1сн с конденсатора С. Исходным остается уравнение {S2). Однако

в этом случае u=~{idt, а так как i = CduJdt,

Рис, 5.15. Схема моста Вина (а) и его частотная характеристика (б)

ром случае происходат шунтирование вьгаодных выводов схемы конденсатором Ci, т. е. хс7 1/2ЯС2/ при / -* СП, хс2 0. Получение

максимального выходного напряжения возможно при условии I*, = Г2 г и Ci = Сз = с прн так называемой квазирезона иеной частоте Шо = 1/гС, при этом /о = о)о/2я. Зависимость выходного напряжения от частоты представлена на рис. 5.15.6.

Избирательные гС-пепи широко используются в избирательных усилителях.

Параметры rC-цепн подобраны так, что гС du,fdt : uJ, а следователыю,

гС duJdt,

Глава шестой

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА

А. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С ПОСТОЯННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ СИЛОЙ

Заметим, как и при дифференцировании, чго чем ючнее проводится интегрирование, тем меньше выходное напряжение вы\- Форма выходного напряжения интегрирующей гС-цепи при под&че на вход серии прямоугольных импульсов (рис. 5.14, б) показана на рис. 5.14, в.

В импульсной технике интегрирующие цепи могут быть использованы с целью увеличения длительности импульсных сигналов.

Электрические цепн с использованием емкостньп и резистивных элементов назьгеаются частотно-зависимыми цепями. В качес1ве примера подобной цепи может быть рассмотрена избирательная /-С-цець по схеме моста Вина. Схема моста Внна представлена на рис. 5.15, а, Анализируя работу данной избирательной пели, можно отметить, что выходное напряжение вы.ч (/) Р низких и высоких частотах стремится к нулю. В первом случае это обусловлено наличием конденсатора Ci, а именно: так как ха = 1/2т;С,/, то при/-*0 xci~+cc. Во вто-192

6.1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ УСТРОЙСТВАХ И МАГНИТНЫХ ЦЕПЯХ

Работа многих .электротехнических устройств основана на использовании индукционного и силового действия магнитного поля.

Индукционное действие магнитного поли состоит в том, что в катушке, пронизываемой переменным магнитным потоком, а также в проводнике, движущемся относительно магнит-кого поля, индуктируется ЭДС. На использованнн индуктированных ЭДС основан принцип действия генераторов, трансформаторов, многих приборов контроля, управления и автоматизации пронзаодственных процессов. Силовое действие магнитного поля заключается в том, что на электрические заряды, проводники с токами и детали из ферромагнитных материалов, находящиеся в магнитном поле, действуют электромагнитные силы.

Использование силового действия магнитного поля лежит п основе принципа действия электролвн1ателей, электромагнитов, многих электроизмерительных приборов и электро1ехниче-

7 Элесгроте1Ника 193

ских аппаратов. С помощью электромагнитных сил осущсст-штяется управление движением заряженных частиц в электронно-лучевых 1 рубках, электронных микроскопах, ускорителях заряженных частиц.

Электротехнические устройства, принцип действия которых основан на использовании индукционного иди силового действия магнитного ноля, называются электромагнитными.

Для получения требуемой ЭДС или силы в электромагнитном устройстве должно быть создано мапЕитное поле определенной интенсивности и направленности действия. С этой пелью в каждом электромагнитном устройстве имеется магнитная цепь (магнитная система), состоящая нз магнитопрово-да, выполняемого в общем случае из различных ферромагнитных материалов, и одной или нескольких иамагничиваюших обмоток

Чюбы многие электромагнитные устройства могли выполнять те функции, на которые они рассчитаны, в их магнитопро-воды приходится вводить воздушные зазоры. В некоторых элсктромагни1ных устройствах вместо намагничивающих обмоток ис1юльзуются постоянные магниты.

С помошью намагничивающих обмоток, по которым во время работы устройства пропускаются токи, либо с помощью постоянных MaiHHToB в прострайстве возбуждается магнитное поле. При этом ферромагнитный материал магпитопровода намагничивается, в результате чего магнитное поле магнитопро-вода значительно усиливается и стан0в1ггся намного более интенсивным, чем поле вне магнитопровода. Поскольку машит-ное поле оказывается сосредоточенным в осноппом в магннто-проводс, можно, придавая ему соответствующую конфигурацию, сконцентрировать магнитное поде в нужном объеме электромш нитного устройства.

Зиачи1ельное усиление магнитного поля за счет cb<mictb феррома1-нигного материала позволяет (при заданной интенсивности магнитного поля) намного уменьшить ток, мощность, габаритные размеры и массу намаггшчивающих обмоток, а также массу и стоимость постоянных магнитов, используемых ино1да вместо намагничивающих катушек,

В зависимости от назначения и технических данных электромагнитных устройств нх магнитные цепи бывают весьма разнообразными и отличаются родом тока, конструктивными особенностями, габаритными размерами, а следовательно, и массой,

На рис. 6.1 в качестве примера показаны магнитные цепи некоторых электромагнитных устройств. Цифрой 1 обозначены ферромагнитные части мшнитопроводов, цифрой 2 - воздуш-

Рис. 6.1. примеры мягнитных цепей:

а машяпы постоялного гокэ; 6 и -электромагнитных реле; г и й-тормоныл элсктромагиитоо; с - магнитолектрического 11зл ;рител1>яого прибора

ные зазоры, цифрой J - намагннчавающис катушки, цифрой 4 - постоянный магнит.

Различают магнитные цепи с намагничивающими обмотками для во1бужлеиня матннтного поля (рис. 6.1, о-д) и с постоянными магнитами (рис. 6.1, е), неразветвлеииые (рис. 6.1,6, е) и разветвленные (рис. ЬЛ,а-д), с одаюй (рис. 6.1,6~д) и ие-сколыгями (ряс. 6.1,й) намагничивающими обмотками, симметричные (рис. 6.1, й, г, д) и несимметричные (рис. 6,1, в), с однородным н неоднородным магинтопроводом.

Симметричной считается магнитная цепь, ветвп которой, расположенные по обе стороны ог линии аЬ, проведеиной через узловые точки разветвления потоков, выполнены из одлна-ковых материалов и имеют одинаковые геометрические размеры. В том случае, когда в указанных ветвях имеются намаг-ничиваюиие обмотки, дополнительным условием сим,ме1рии являе1сн равенство из магнитодвижущих сил (МДС) (см. § 6.2). Если одно из указанных условий не выполняется, магнитная цепь считается нссиммегрич1юй,

Магнитопровод считается однородньпи, если он иа всем гфотяжении выполиен из одното и того же фемагнитного