РМП з виходом на змінному струмі

Диференціальна схема реверсивного магнітного підсилювача без зворотного зв’язку показана на рис. 2.3.3. Два однакових однотактних підсилювача МП1 і МП2 з послідовно з’єднаними робочими обмотками живляться від вторинної обмотки диференційного трансформатора Тр. Навантаження Zн включається між середніми точками вторинної обмотки

РМП з виходом на постійному струмі

В реверсивному магнітному підсилювачі з вихідним постійним струмом при зміні полярності вхідного сигналу струм в навантаженні змінює напрямок на зворотний. Такі підсилювачі виконуються за диференціальною схемою, тобто струм в навантаженні є різниця двох випрямлених струмів.

Зворотний зв’язок в реверсивних магнітних підсилювачах

Зворотний зв’язок в реверсивних магнітних підсилювачах може бути зовнішній і внутрішній.

Основи розрахунку магнітних підсилювачів

Одним з основних питань при розрахунку магнітного підсилювача є визначення його габаритів. Габарити всього підсилювача та його осердь визначаються значеннями потужності навантаження, коефіцієнта підсилення, допустимого нагріву і магнітним режимом осердя. Якщо вибрати провід з високотемпературною ізоляцією або вжити заходів для інтенсивного охолоджування підсилювача (наприклад, за рахунок обдуву або радіаторів), то габарити підсилювача можна істотно зменшити. […]

Багатокаскадні магнітні підсилювачі

Для одержання великих коефіцієнтів підсилення використовується послідовне з’єднання декількох магнітних підсилювачів. У цьому випадку вихідний сигнал попереднього підсилювача є вхідним сигналом наступного. Таке з’єднання підсилювачів називають каскадним, а кожний із підсилювачів – каскадом. Електромагнітний пристрій у цілому називають багатокаскадним магнітним підсилювачем. Загальний коефіцієнт підсилення багатокаскадного магнітного підсилювача дорівнює добутку коефіцієнтів підсилення окремих каскадів. Число окремих […]

Швидкодійні магнітні підсилювачі

До швидкодійних відносять магнітні підсилювачі, стала часу яких менша тривалості періоду змінної напруги живлення. Якщо в звичайних підсилювачах на інерційність впливає головним чином коло управління, то в швидкодійних підсилювачах необхідно враховувати запізнення й у робочому колі. Висока швидкодія в магнітних підсилювачах (в одному каскаді) може бути забезпечена лише при використанні високоякісних матеріалів для осердь. До […]

Операційні магнітні підсилювачі

Операційні підсилювачі призначені для використання у вимірювальних, моделювальних і обчислювальних системах автоматики. Головна вимога, яка пред’являється до них – це висока стабільність параметрів: сталість коефіцієнта підсилення і відсутність дрейфу нуля. Найбільш широко застосовуються напівпровідникові операційні підсилювачі. Проте і магнітні операційні підсилювачі мають певні переваги. Зокрема, за допомогою магнітного підсилювача значно простіше виконувати таку операцію як […]

Трифазні магнітні підсилювачі

Трифазні магнітні підсилювачі звичайно використовуються для управління виконавчими пристроями систем автоматики при живленні від промислової мережі трифазного змінного струму. Вони можуть живити навантаження змінного або постійного струму. Трифазні магнітні підсилювачі з вихідним змінним струмом найчастіше застосовуються для регулювання частоти обертання трифазних асинхронних електродвигунів (це, до речі, найбільш поширений споживач електроенергії в народному господарстві) і для […]

Магнітні модулятори

Магнітні модулятори (ММ) призначені для перетворення постійної напруги (або струму) у пропорційну їй змінну напругу (або струм). Необхідність у такому перетворенні виникає при вимірюванні малих сигналів постійного струму або напруги, що не можуть бути безпосередньо подані на вимірювальні або виконавчі пристрої без попереднього підсилення. У той же час безпосереднє підсилення сигналів постійного струму електронними і […]

Магнітні модулятори з вихідним змінним струмом основної частоти

Як магнітний модулятор з вихідним змінним струмом основної частоти (тобто рівній частоті джерела живлення) можна використовувати будь-яку з розглянутих у гл. 2.3. схем двотактних магнітних підсилювачів: диференціальну, мостову або трансформаторну. Вибір між тією або іншою схемою робиться в залежності від потужності сигналу управління і необхідного коефіцієнта підсилення за напругою.

Магнітні модулятори з вихідним змінним струмом подвійної частоти

При розгляданні процесів, що проходять в ідеальному магнітному підсилювачі, зазначалося, що струм управління можна уявити як суму постійної і змінною складових, причому змінна складова змінюється з частотою, що вдвічі перевищує частоту живлення. Якщо постійна складова обумовлена сигналом управління Iу, то змінна складова виникає внаслідок трансформації струму з кола навантаження. ЕРС подвійної частоти, яка трансформується з […]

Магнітні модулятори з вихідним імпульсним сигналом

Поряд із магнітними модуляторами, що мають вихідний змінний струм основної або подвійної частоти, застосовуються модулятори з вихідним імпульсним сигналом. Під імпульсом звичайно розуміється електричний сигнал у вигляді струму або напруги, що протягом деякого проміжку часу залишається незмінним за полярністю, але змінюється за розміром. Потім до надходження чергового імпульсу струм і напруга дорівнюють нулю. Форма імпульсу […]

Магнітомодуляційні давачі магнітних величин

Раніше були розглянуті електричні давачі неелектричних величин, що використовуються в системах автоматики. У цьому параграфі даються короткі відомості про давачі, які використовуються для вимірювання зовнішніх магнітних полів. Ці елементи автоматики зручніше вивчати не в спеціальному розділі, присвяченому давачам, а в главі, присвяченій магнітним модуляторам, оскільки магнітомодуляційний давач (який називають також ферозондом) є, по суті, магнітним […]

Схеми та принцип дії безконтактних магнітних реле

Безконтактні магнітні реле (БМР) призначені для вмикання різноманітних пристроїв при подачі сигналу управління. Таким чином, вони використовуються з тією ж метою, що і звичайні електромагнітні реле. Але якщо вмикання навантаження за допомогою електромагнітних реле відбувається за рахунок замикання електричних контактів, то в безконтактних реле вмикання навантаження відбувається за рахунок значної і дуже швидкої зміни опору. […]

Перехідні процеси в безконтактних магнітних реле

Важливою перевагою безконтактних магнітних реле в порівнянні з звичайними електромеханічними реле є більш висока швидкодія. Розглянемо, як відбувається зміна в часі струмів в обмотках магнітного реле на графіках, наведених на рис. 2.7.3. Тут показані криві зміни струму управління Іу і струму навантаження Ін при зміні вхідного сигналу Uу, що викликає стрибкоподібну зміну (зменшення) струму в […]

Основи розрахунку і конструювання безконтактних магнітних реле

Розрахунок безконтактного магнітного реле проводять в тій же послідовності, що і розрахунок звичайного магнітного підсилювача. Вихідними даними для розрахунку є опір навантаження Rн, струми навантаження (максимальний Ін мах і мінімальний Ін min), частота джерела живлення f, струми обмотки управління (струм спрацьовування Іспр і струм відпускання Івідп), необхідна швидкодія (час відпускання tвідп і час спрацьовування tспр). […]

Принцип побудови пристроїв

До параметричних електромагнітних пристроїв відносяться пристрої, дія яких заснована на використанні нелінійності вольт-амперної характеристики дроселя із осердям з феромагнітного матеріалу за умови досягнення індукції насичення. Послідовне або паралельне з’єднання нелінійного дроселя з лінійним елементом (резистор, конденсатор, лінійна індуктивна котушка) дозволяє одержувати різноманітні характеристики, з урахуванням яких можливе створення різних функціональних елементів: стабілізаторів, помножувачів і подільників […]

Давачі напруги

Необхідну характеристику параметричного електромагнітного пристрою можна одержати не тільки за допомогою послідовного або паралельного з’єднання лінійного і нелінійного елементів за схемами рис.3.1.3, але і використовуючи інші схемні рішення. Прикладом може бути широко застосовувана на практиці схема давача напруги (рис.3.2.1). Тут сигнал про відхилення змінної напруги U, яка контролюється (регулюється), від номінального значення у вигляді постійної […]

Електромагнітні генератори і перетворювачі частоти та числа фаз

При введені сильного додатного зворотного зв`язку магнітний підсилювач, як і будь-який інший підсилювач, переходить в релейний режим. Статична характеристика підсилювача в цьому режимі характеризується наявністю ділянки з від`ємним нахилом. При введені в схему додаткових реактивних елементів в підсилювачі можуть виникнути коливання, що незатухають. Такий пристрій представляє собою генератор частоти ‑ джерело напруги змінного струму визначеної […]

Функціональні перетворювачі, помножувачі змінних напруг, давачі потужностей

У 3.1. відзначалося, що вольт-амперні характеристики контурів, виконаних за схемами рис.3.1.3 і 3.3.1, залежать як від схем, так і від вольт-амперних характеристик елементів, що до них входять. Тому заздалегідь задані залежності І = f(U) можна одержати шляхом відповідного підбору елементів. Зокрема, змінюючи матеріал осердя і його конструкцію, одержимо різноманітні вольт-амперні характеристики дроселя й у сполученні […]

Електромагнітні стабілізатори

Сучасні вимірювальні, керувальні і обчислювальні схеми вимагають для забезпечення нормальної роботи достатньо жорсткої сталості напруги (струму) живлення, що може бути забезпечене, як правило, тільки за допомогою спеціальних функціональних елементів – стабілізаторів. Таким чином, стабілізатор це пристрій, що забезпечує підтримку вихідної величини Y на визначеному постійному, заздалегідь заданому рівні, при зміні вхідної величини Х у достатньо […]

Електромагнітні формувачі і розподільники імпульсів

Для управління і живлення різноманітних пристроїв автоматики, радіотехніки і обчислювальної техніки часто необхідні спеціальні джерела імпульсів. Широко розповсюджені для цієї мети магнітні параметричні пристрої, які складаються з некерованих нелінійних магнітних елементів і лінійних елементів, а також магнітні керовані дроселі. Найпростіший пристрій для отримання знакозмінних імпульсів напруги невеликої потужності можна виконати на базі схеми, яка складається […]

Характеристики управління елементів СУА

Елементи СУА, що виконують операції з сигналами, здійснюють функціональний зв’язок між фізичними величинами. Отже, стан елемента можна характеризувати однією або кількома фізичними величинами, які називаються змінними, що управляються або регулюються. Такі елементи можна називати об’єктами управління. Зазвичай, до об’єкта управління прикладається два види (типи) впливу: керувальний – Х(t), та збурювальний – Z(t); стан об’єкта характеризується […]

Надійність елементів

Елементи і пристрої автоматики, з яких утворюються різні системи автоматичного управління, повинні мати високу надійність, оскільки хибне виконання функції навіть одним елементом може призвести до виходу з ладу всієї системи. Тому при проектуванні, створенні і експлуатації елементів автоматики необхідно приділяти увагу питанням забезпечення їх високої надійності. Під надійністю розуміють властивість елемента зберігати свої параметри в […]

Класифікація елементів систем управління і автоматики

Як зазначалось, системи автоматики призначені для отримання інформації про хід процесу, що управляється, її обробки і використання при формуванні впливів управління на процес. Нагадаємо, що в залежності від призначення розрізняють такі автоматичні системи. Системи автоматичної сигналізації призначені для повідомлення обслуговуючого персоналу про стан того чи іншого технічного пристрою, про протікання того чи іншого процесу. Системи […]

Часові динамічні характеристики елементів

Часові динамічні характеристики являють собою функції часу і служать для оцінки динамічних властивостей елементів при їх дослідженні в області дійсної змінної t. Розрізняють два види часових характеристик: перехідні – h (t) і імпульсні – w(t). Перехідною характеристикою елемента називається реакція цього елемента на одиничну функцію.

Поняття про елемент систем управління і автоматики

У відповідності до загальних принципів управління різними процесами автоматизоване управління здійснюється на основі інформації з використанням комплексу технічних засобів автоматики. Технічні засоби систем управління і автоматики (СУА), що охоплюють різноманітні елементи і пристрої, служать для отримання, передавання, перетворення та збереження контрольної інформації; порівняння контрольної і програмної інформації; формування та передавання командної інформації і використання її […]

Частотні характеристики елементів

Реакція елемента на вхідний гармонічний сигнал пов’язана з поняттям частотних функцій. Якщо на вхід лінійного елемента подати гармонічний вплив – синусоїдальні коливання з циклічною частотою w, амплітудою Х і початковою фазою j1(w) : х(t) = X sin [wt + j1(w)],

Технічні характеристики елементів та пристроїв СУА

Технічні характеристики елементів та пристроїв СУА поділяють на п’ять груп: статичні, динамічні, точнісні, експлуатаційні і економічні. 1.Статичні характеристики: коефіцієнти підсилення і передаточні коефіцієнти (чутливість); лінійність статичних характеристик (для лінійних елементів і пристроїв); мінімальні і максимальні значення вхідних і вихідних параметрів (поріг чутливості, зона нечутливості або неоднозначності, значення параметрів насичення, робочий діапазон зміни сигналів і параметрів); […]

Фізичні основи роботи елементів СУА

Робота більшості різноманітних елементів, що застосовуються в СУА, заснована на електричних та магнітних явищах. Всі ці елементи вмикаються в електричне коло, тому для опису їх роботи передусім використовуються закон Ома та закони Кірхгофа. Закон Ома. Струм в провіднику І дорівнює відношенню напруги U на ділянці провідника до електричного опору R цієї ділянки:

Призначення та класифікація вимірювальних перетворювачів (ВП)

Жодна система управління не може працювати без інформації про стан об’єкта управління і його реакції на вплив управління. Елементом систем, що забезпечує отримання такої інформації, є вимірювальний перетворювач. Спеціалісти з автоматики частіше використовують терміни “первинний перетворювач” або “давач”. В подальшому термін “вимірювальний перетворювач” буде використовуватися в разі опису принципу дії того або іншого вимірювального пристрою, […]

Фізичні явища, що використовуються в ВП

При створенні ВП можна використовувати будь-які фізичні явища. Задача полягає в розробці на їх основі принципів дії перетворювачів і доведення їх до конкретних методів і конструкцій, що забезпечують, в першу чергу, необхідні метрологічні характеристики в заданих умовах застосування. В наш час розробляються банки фізичних явищ і ефектів, на підставі яких можна утворювати нові і модернізувати […]

Структурні схеми ВП

Не зважаючи на всю багатогранність ВП, їх структурні схеми можна привести до обмеженого числа (табл. 2.1.1). Типові структурні схеми вимірювальних перетворювачів

Потенціометричні ВП

Потенціометричний ВП являє собою змінний електричний опір, величина вихідної напруги якого залежить від положення струмознімного контакту. Потенціометричні ВП призначені для перетворення лінійних та кутових переміщень в електричний сигнал, а також для відтворення найпростіших функціональних залежностей в автоматичних та обчислювальних пристроях неперервного типу.

Функціональні потенціометричні ВП

В системах управління і автоматики, крім лінійних потенціометричних ВП, часто використовуються потенціометри, в яких зв’язок між вхідною і вихідною величинами описує деяка функціональна залежність вигляду . Побудову функціональних потенціометричних ВП можна виконувати таким чином: зміною діаметра проводу впродовж намотки; зміною кроку намотки; використанням каркасу визначеної конфігурації; шунтуванням ділянок лінійних потенціометрів опорами різної величини.

Динамічні властивості лінійних потенціометричних ВП

Для оцінки динамічних властивостей потенціометричних ВП визначимо їх передаточну функцію. Вхідною величиною давача є переміщення x. За вихідну величину можна прийняти напругу на навантаженні або струм через нього. Звичайно, зручніше в якості вихідної величини розглядати струм в навантаженні, який визначається на основі теореми про еквівалентний генератор (рис. 2.2.8.): Zн – комплексний опір навантаження; – внутрішній […]

Індуктивні ВП

Індуктивні ВП призначені для вимірювання порівняно малих кутових або лінійних переміщень. В основу роботи індуктивного ВП покладена властивість дроселя з повітряним зазором змінювати індуктивність при зміні величини повітряного зазору. Найпростіший індуктивний ВП складається із ярма 1, на якому розміщена обмотка 2, та якоря 3, що утримується пружинами (рис. 2.3.1.). Рис. 2.3.1. Електрична схема індуктивного ВП

Переваги і недоліки потенціометричних вимірювальних перетворювачів

До переваг розглянутих потенціометричних вимірювальних перетворювачів можна віднести: простоту конструкції, малі габарити і масу; можливість отримання лінійних статичних характеристик з високою точністю; стабільність характеристик; можливість роботи на змінному і постійному струмах; малий перехідний опір; низький температурний коефіцієнт опору (ТКО).

Тензорезистивні ВП

Принцип дії тензорезисторів оснований на явищі тензоефекту – зміні величини активного опору провідникових і напівпровідникових матеріалів під дією прикладених до них механічних напруг. Тензоефект різних матеріалів при деформації розтягнення або стискання характеризується коефіцієнтом тензочутливості де  

Трансформаторні індуктивні ВП

Трансформаторні індуктивні ВП призначаються для зміни регульованої координати положення, яка є механічним переміщенням, як в малих, так і в великих діапазонах її зміни. Принцип дії трансформаторних індуктивних ВП оснований на використанні зміни взаємної індуктивності між обмотками при переміщенні якоря (рис. 2.3.10). Обмотки кола живлення і включаються назустріч і мають однакову кількість витків, тобто Отже, магнітні […]