Главная ->  Области применения постоянного тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

Очевидно,

i. = L + h-

Далее, используя (6.41), нетрудно найтн расчетное комплексное значение напряжения U нсточника, соответствующего напряжению V а затем его действующее значение.

В результате расчета может оказаться, что получениое напряжение Vi нсточника значите-1ьно отличается от его задан-пого значения I]. Тогда следует задаться другим значением напряжения V. Обозначим его V2- Для выбора напряжения t/j целесообразно воспользоваться методом пропорциональных величин, хотя он применим, строго говоря, к линейным электрическим цепям. Согласно указанному методу

Расчет в изложенной последовательности следует иронзво-днгь до определения расчетного зпаче1шя напряжения источника с требуемой степенью точности.

Когда определение напряжения V будет закончено, используя комплексный метод, нетрудно определить мощности обмотки Р, Q н S, угол сдвига фаз ф между током / н напряжением и, а также эквивалентные полное z, активное г и индуктивное х сопротивления обмотки, соответствующие схеме замещения, приведенной на рнс. 6.36.

Произведя аналогичные расчеты прн различных значениях иапряження и и воздушного зазора можно построить в. а. х. t/{/) и графики z{l]), и z(y реальной обмотки. Поскольку ток реальной обмоткн определяется в основном реактивной составляющей тока /р, а падения напряжения в сопротивлениях г, и Xi невелики, в. а. х. и указанные графики окажутся аналогичными приведенным на рис. 6.26, 6v31 и 6.32.

Как было показано в § 6.15, в схеме замещения рис. б.Зб.а x-Xqi +Xi Го1 + != На основании этою часю д.1я упро-пения анализа соотношений электромагнитных устройств, особенно когда в магнитопроводе имеется воздушный зазор, сопротивлением г = + пренебрегают н считают, что обмотка с ферромагнитным магнитопровод ом представляет собой элемент с чисто индуктивным сопротивлением хх-!-+ Xi%;Xoi. Естественно, что конфигурации в. а. х. при раз-,244

личных воздушных зазорах, а также зависимостей тока и сопротивления от воздушного зазора прн этом остаются аналогичными приведенным иа указанных выше рисунках.

6.17. ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Вследствие падения напряжения в сопротивлениях источника и проводов электрической сети напряжение приемников не остается постоянным. Для уменьшения колебания напряжения некоторые прнсмннки снабжаются стабилизаторами напряжения. Существуют различные стабилизаторы напряжения. Одним из них является феррорезонансньш стабилизатор.

Электрическая схема простейшего феррорезонансвого стабилизатора напряжения и в. а. х. (/(/Д li) его элементов ли xi приведены на рис. 6.37 и 6.38; в. а. х. C/j (/с) элемента хс дана на рис. 6.39, я. Выводы аЬ стабилизатора подключаются к источнику синусоидального напряжения, выводы cd - к приемнику электрической энергии.

Стабилизирующее действие стабилизатора напряжения объясняется тем, что в. а. х. (/гС/.) обмотки 2 с ферромагнитным магнитоироводом имеет участок fg (см. рис, 6.38), на котором при изменении в широких пределах тока /l напряжение обмотки U2 и, следовательно, приемника изменяется незначительно.

Для получения лучшего стабилизирующего эффекта обмогка 1 с ферромагнитным магиитопроводом должна быть рассчитана так, чтобы при наибольшем напряжении на ней ферромагнитный материал магнитопровода был не насыщен и в. а. х. обмотки С/, (/) была практически прямолинейной. С этой целью магнитопровод обмотки I выполняется, в частности, с воздушным зазором.

С целью упрощения анализа соотношений в цепи стабилизатора напряжения будем считать, чго: обмотки I и 2 здеализироваиные и, кроме того, отсутствуют потери мощности в магнитопроводах; несинусоидальные токи катушки заменены эквивалентными синусоидальными; приемник отключен.


Рис. 6.37. Схема феррорезонансного Рис. 6.38, В. а. х. индуктивных стабилизатора напряжения элементов xl и хи



Ра£шотрим, что происходит в цепи стабилизатора при изменении напряжения V источника, считая пока, что конденсатор с сопротивлением Хс отсутствует и I = It-

Допустим, что напряжение U увеличилось на AU. Это приведет к увеличению тока l=liHa M = Mih напряжений Ь\ и (/j соответственно иа AVi и AU2- Очевидно, при сделанных допущениях ДС/; -Н + AV2 = AU.

Как следует из рис. 6.38. при изменении напряжения источника и напряжение Uj на обмотке 2 изменяется незначительно; изменение напряжения U приводит в основном к изменению напряжения L\ обмотки /.

Участку fg в.а. х. t/jC/t) обмотки 2 соответствует при отсутствии конденсатора значительный ток обмотки 1 и источника, что нежелательно. Для уменьшения тока обмотки ! и источника параллельно с обмоткой 2 включают конденсатор.

Для выявления соотношения между приращениями входного U и выходного (/j напряжений стабилизатора при наличии конденсатора произведем следующие преобразования: заменим мысленно параллельно соединенные обмотку 2 и конденсатор эквивалентным элементом Хэк,имекяцимсоответственно эквивалентную в. а. х. t/j С); заменим элемент Хя; и обмотку ; эквивалентным элеметтом x ], имеющим в. а. х. и (/).

Построение в. а. х. (1) производится на основании следующих соображений: так как ток отстает по фазе относительно напряжения и 2 на угол к/2, а ток 1с опережает указанное напряжение на такой же угол, то при любом напряжении t/ между токами должно сутество-вать соотношение: /= If.-с1-

В. а. x. C/jf/), построенная в соответствии с указанными соотношением спомощью в. а. х U2{Il) 2{c) приведена на рис. 6.39,а. Резонанс токов в цепи наступает при напряжении U2 = U, при котором /l= /с и / = о. Участок кЮ в. а. х. (/), иа котором ,< 1с, приниматься во внимание и изображаться в дальнейшем не будет.

Построетие в. а. X. t/ (/) произ-водатся на основании следующих . соображений: поскольку напряжение U2 (прн > Scj и напряжеине



Рис 6.39. К построению в. а. х. t/j С) и U{I) феррорезонансного стабилизатора напряжения

V опережают ток I на угол л/2, прн любом значении тока / между напряжениями существует следующее соотношение:

[/ = [/ -Ь U2.

В. а. x. и (Д построенная в соответствии с указанным соотношением с помощью в. а. х. [/i(/) и (/jt/). Дана на рнс. 6.39,6.

Как видно, при значительном изменении напряжения источника AL = и - и выходное напряжение изменяется на относительно небольшое значение AU2 = г-

Путем небольшого усложнения электрической цепи стабилизатора папр51жения можно получить практически неизменное напряжение Vz при колебании напряжения источника.

Феррорезонансные стабилизаторы просты по устройству надежны в работе, имеют относительно небольшую стоимость и практически неограниченный срюк службы. К недостаткам следует отнести весину-соидальность формы кривой выходното напряжения и относительно большую массу.

В. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С ПОСТОЯННОЙ И ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩИМИ СИЛАМИ

6.18. ПОНЯТИЕ О ДРОССЕЛЯХ НАСЫЩЕНИЯ И МАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Магнитными цепями с постоянной и переменной МДС называются цепи, магнитный поток которых возбуждается обмотками, некоторые нз которых питаются постоянным током, а некоторые переменным.

В § 6.16 было показано, что обмотку с ферромагнитным магинтопроводом можно рассматривать как элеметгг с чисто индуктивным сопротивлением, значение которото существенно зависит от длины воздушного зазора.

Если обмотку с ферромагнитным магинтопроводом включить в цепь какого-либо приемника, то, изменяя длину возд5тп-ного зазора, можно регулировать тон, напряжение и мощность приемника. Однако необходимость изменения длины возд}тп-ного зазора приводит к усложнению конструкции и затрудняет автоматизащ5ю процесса регулирования. Поэтому в настоящее время получил распространеине другой способ изменения индуктивно! о сопротивления обмотки с феррома! нитным магнитопроводом, заклютаюшийся в подмагннчиванин магпитопровода дополнительной обмоткой, питаемой постоянным током.



Обмотку с ферромагнитным магнитопроводом, сопротивление которой изменяют путем подмагничивання магиитопрово-да постоянным током, дазывают управляемым реактором (дросселем насыщения). Дроссели насыщения применяются, например, для регулирования, частоты вращения двигателей, освещения, в вьшрямительных установках с регулируемым напряжением.

Одна из важнейших особенностей дросселей насыщения состоит в том. что при определенных условиях приращения тока, напряжения или мощности приемника, включенного в цепь катушки переменного тока, оказываются значительно больше приращений тех же величин обмотки постоянного тока. Указанная особенность позволяет использовать дроссели насыщения в качестве усилителей.

Дроссели насыщения, разработанные с учетом некоторых специфических требований, предъявляемых к усилителям (линейность характеристики управления, быстродействие и др.Х и предназначенные специально для усиления сигналов, называются магнитными усилителями (МУ).

Магнитные усилители получили в настоящее время достаточно широкое распространение, так как имеют ряд достоинств. Они могут быть изготовлены на любую мощность, имеют П1ктически иеограни-ченный срок службы, надежны в работе, допускают значительные перегрузки, не нуждаются в постоянном наблюдении и уходе, дают возможность усиливать одновременно несколько сигналов. Недостатком МУ по сравнению с электронными усилителями является их- большая инерционность.

6.19. УСТРОЙСТВО МУ

Одни из вариантов устройства МУ показан на рнс. 6.40, а. Магнитный усилитель состоит нз двух ферромагнишых магни-топроводов, на каждом из которых расположены рабочая обмотка ОР и обмотка управления ОУ. Для уменьшения потерь мощности магнитопроводы изготовляют нз отдельных стальных листов. В некоторых случаях применяют ферритовые магнитопроводы. Рабочие обмотки соединяют, как показано иа рисунке, параллельно лнбо последовательно и подключают к источнику переменного тока. В цепь рабочих обмоток включен приемник электрической энергии г. Обмотки управления соединены последовательно и получают питание от источника постоянного тока. Существенным является то, что обмотки управлеш1я включены встречно. Это дает возможность значительно уменьшить переменную составляющую тока в цепн


Рис. 6.40. Схемы МУ с выходом на переменном (а) и постоянном (б) токах

управления, возиикающую из-за магнитной связи между об-.vюткaмн. Часто вместо двух обмоток управления МУ снабжается одной. Чтобы уменьшить переменную составляющую тока в цепи управления, обмотка должна охватывать в этом случае сразу два стержня магнитопроводов. Цепь обмоток управления является входной цепью МУ, цепь рабочих обмоток - его выходной цепью.

Магнитный усилитель, изображенный на рнс 6.40, л, называется усилителем с выходом на переменном токе. Если приемник рассчитан на питание постоянным током, то его включают в цепь рабочих обмоток через выпрямительный мост 1рис. 6.40, б). Магнитный усилитель в этом случае называется усилителем с выходом на постоянном токе.

Кроме магнитопроводов прямоугольной формы МУ имеют магнитопроводы круглой и овальной формы. Вместо двух магнитопроводов некоторые МУ имеют одни трехстержневой.

Обычно МУ снабжают несколькими обмотками управления, что дает возможность усиливать одновременно несколько сигналов, а также воздействовать на свойства и характеристику My. В зависимости от назначения обмотками управления при-с:ваиБаются соответствующие названия (обмотка управления, обмотка обратной связи по току, обмотка смещения и т. д.).



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91