Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Курс лекций по физике Законы теплового излучения Фотоэффект Ядерная модель атома Квантовые генераторы Зонная теория твёрдых тел Электропроводимость металлов Ядерная физика Дозиметрия

Лабораторные работы по электротехнике

Магнитный усилитель

Управляемый дроссель – катушка индуктивности с магнитопроводом. Характеризуется переменным индуктивным сопротивлением, обусловленным подмагничиванием ферромагнитного сердечника постоянным током. Ток в рабочей обмотке дросселя можно изменять по величине путем изменения магнитной проницаемости магнитопровода, подвергая его одновременному воздействию переменной и постоянной м.д.с.

При изменении значения постоянного тока обмотки управления изменяется магнитное сопротивление сердечника дросселя, а следовательно, значение индуктивности рабочей обмотки и ток в ней.

, ,

где S – сечение магнитопровода; wp – число витков рабочей обмотки; l – средняя длина магнитной линии магнитопровода.

При подмагничивании магнитопровода дросселя постоянным током вследствие изменения его магнитного состояния уменьшается индуктивность рабочей обмотки и возрастает ток дросселя.

Вследствие того, что индуктивность рабочей обмотки дросселя зависит только от абсолютного значения подмагничивающего тока и не зависит от его полярности. Характеристика управления дросселя Iр (Iупр) оказывается симметричной относительно оси ординат.

На вид характеристики управления дросселя влияет напряжение, приложенное к рабочей обмотке, материал сердечника и соотношение числа витков рабочей обмотки и обмотки управления дросселя.

Схема простейшего управляемого дросселя малопригодна для широкого применения, так как в обмотке управления с большим числом витков наводится значительная переменная ЭДС вследствие прямой трансформаторной связи между рабочей обмоткой и обмоткой управления. Кроме того, переменный ток в цепи нагрузки дросселя существенно искажает свою форму.

Поэтому для создания МУ используются конструкции, основанные на двух О-образных сердечниках или на одном Ш-образном сердечнике, лишенные указанных недостатков.

Для ДМУ применяются два дросселя, каждый из которых имеет по две обмотки: рабочую wр и управляющую wу.

wр – включаются последовательно и согласно;

wу – включаются последовательно и встречно.

При таком включении обмоток ЭДС, трансформируемые из рабочих цепей в цепи управления, оказываются в противофазе и взаимно компенсируются.

При плавном увеличении тока Iу ток нагрузки плавно увеличивается от  до max значения за счет уменьшения магнитной проницаемости mа.

В линейной зоне характеристику управления ДМУ соблюдается равенство средних значений м.д.с.

 или .

Это равенство не зависит от колебаний питающего напряжения, сопротивления нагрузки и чистоты питания источника.

Данному значению тока управления всегда соответствует единственное значение тока нагрузки.

Таким образом, дроссельный МУ является управляемым источником тока.

Магнитный усилитель может иметь несколько обмоток управления. В этом случае в рабочем режиме ток в нагрузке будет определяться суммарным приведенным током управления

.

Таким образом, магнитный усилитель может быть использован как сумматор электрических сигналов, не связанных между собой.

Вследствие низких значений коэффициента усиления и большой массы ДМУ применяют редко, в основном как измерительные трансформаторы постоянного тока и напряжения. В первом случае роль обмотки управления выполняет шина, по которой протекает измеряемый = ток Iу.

Во втором случае обмотка управления wу включается параллельно сети измеряемого постоянного напряжения.

ДМУ в этом случае представляет собой сочетание двух тороидельных магнитнопроводов на некотором размещены рабочие обмотки  и ,  и подключены к источнику ~ напряжения. Рабочие обмотки и обмотка управления создают свои магнитные потоки  и . В цепь рабочих обмоток через выпрямительный мост включен измерительный прибор, который в данном случае является нагрузкой усилителя.

Схема трансформатора постоянного тока

Допустим, что в рассматриваемый полупериод вектор индукции   совпадает по направлению с вектором индукции , а вектор  направлен встречно.

В результате магнитопровод I – насыщен, сопротивление обмотки Хр переменному току равно нулю, а магнитопровод II наоборот далек от насыщения.

Материал магнитопроводов I и II имеет кривую намагничивания, близкую к прямоугольной. В таком материале при суммарном значении магнитной индукции B £ BS напряженность поля Н = 0, mа = ¥. При B > BS mа = 0 и, следовательно, Хр ® 0 и не оказывает влияние на полное сопротивление цепи рабочих обмоток.

В магнитопроводе II, где B < BS, Н = 0 можно записать

, .

Из приведенного равенства следует, что ток ip в течение рассматриваемого полупериода повторяет форму тока управления iу. Так как iу = const, то и ток iр = const в течение данного полупериода, т.е. ток ip принимает прямоугольную форму, а затем выпрямляется с помощью выпрямителя.

Реальная форма кривой намагничивания отличается от прямоугольной. Поэтому форма тока ip не прямоугольная, а в токе iн появляются глубокие провалы, что вызывает определенную погрешность измерения.

Рассмотренное устройство может быть использовано и в качестве измерительного трансформатора постоянного напряжения. Для этого многовитковая обмотка управления wу подключается к измеряемому напряжению Uи через большое добавочное сопротивление Rдоб.

Ток в обмотке управления wу пропорционален напряжению

.

Для уменьшения потерь в Rдоб ток iу берется малым – около 10 мА. Измерение этого тока производится так же, как и в трансформаторе тока.

1. Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Разветвленными называются цепи, содержащие узлы, т. е. точки, к которым подходит не менее трех проводников. Поскольку энергия в узлах накапливаться не может, сумма токов, притекающих в любой момент к узлу, равна сумме токов, утекающих от узла. Данное правило называется первым законом Кирхгофа. Закон, устанавливающий равенство между алгебраической суммой мгновенных значений ЭДС в замкнутом контуре и алгебраической суммой мгновенных падений напряжений на всех элементах этого же контура, называется вторым законом Кирхгофа.
Фотопроводимость полупроводников