Магнитные усилители в металлообрабатывающих станках

Магнитный усилитель коммутирует электронную цепь тока конфигурацией в

широких границах собственного индуктивного электронного сопротивления, величина

которого находится в зависимости от степени насыщения магнитопровода.

Магнитные усилители отыскали обширное применение в электроприводах металлорежущих

станков из-за их надежности и огромного срока службы (он считается одним из самых

надежных частей систем автоматики),  отсутствия подвижных частей, способности

выполнения магнитных усилителей мощностью от толикой ватта до сотен кв,

большой прочности и стойкости по отношению к вибрациям и ударной нагрузке. Не считая

этого у благодаря магнитным усилителям можно просто выполнить суммирование

сигналов. Они имеют большой коэффициент усиления. В магнитных усилителях

отсутствует электронная связь меж входными и выходными цепями.

Магнитные усилители в металлообрабатывающих станках

Принцип деяния магнитного усилителя основан на использовании нелинейности

кривой намагничивания ферромагнитного материала. При намагничивании неизменным

током сердечник усилителя насыщается и индуктивность рабочих обмоток переменного

тока усилителя миниатюризируется. Рабочие обмотки обычно врубаются поочередно с

нагрузкой. Потому напряжение, которое до насыщения сердечника было приложено к

рабочим обмоткам усилителя в момент насыщения, прикладывается к нагрузке.

Ток нагрузки регулируют конфигурацией тока в обмотке подмагничивания магнитного

усилителя. Обмотка смещения служит для сотворения исходного подмагничивания,

нужного для того чтоб ток в нагрузке изменялся разным образом в

зависимости от знака полярности сигнала управления, также для выбора точки на

прямолинейном участке свойства. Обмотка оборотной связи создана для

получения требуемой формы выходных черт.

Конструктивно магнитный усилитель представляет собой сердечник из листового

ферромагнитного материала, на который намотаны обмотки переменного и неизменного

тока. Для устранения наводок э. д. с. переменного тока цепи обмоток неизменного

тока обмотки переменного ока намотаны раздельно на сердечниках, а обмотки

неизменного тока обхватывают оба сердечника.

Схема простого магнитного усилителя

Схема простого магнитного усилителя

Магнитный усилитель может

иметь несколько обмоток управления. В данном случае в рабочем режиме ток в

нагрузке будет определяться суммарным током управления. Другими словами он может быть

применен как сумматор электронных сигналов не связанных меж собой

(суммируются неизменные сигналы).

Магнитные усилители могут быть как нереверсивные, так и реверсивные. В

нереверсивных магнитных усилителях изменение полярности сигнала управления не

вызывает конфигурации фазы и знака тока нагрузки.

Сердечники магнитных усилителей изготовляют как из трансформаторной стали, так и

из пермаллоя, при этом трансформаторную сталь используют при мощности магнитного

усилителя, большей 1 Вт. Величина магнитной индукции в сердечнике из

трансформаторной стали добивается 0,8 — 1,0 Т. Коэффициент усиления таких

магнитных усилителей составляет от 10 до 1000.

Пермаллой используют в магнитных усилителях, мощность которых меньше 1 В.

Прямоугольный нрав петли гистерезиса для пермаллоя позволяет получить

коэффициент усиления от 1000 до 10 000 и выше.

Сердечник магнитного усилителя шихтуют из отдельных пластинок, как сердечники

дросселей либо трансформаторов. Обширное распространение получили магнитные

усилители на тороидальных

сердечниках, которые, невзирая на технологические трудности их производства,

владеют целым рядом преимуществ и 1-ое из их — отсутствие воздушных зазоров,

что улучшает свойства магнитного усилителя.

Обширно всераспространены последующие схемы магнитных усилителей: однотактные и

двухтактные, реверсивные и нереверсивные, однофазовые и многофазные.

В металлорежущих (и не только лишь металлорежущих) станках можно

повстречать очень огромное разнообразие  конструкций магнитных усилителей:

однофазовые серии УМ-1П, трехфазные серии УМ-ЗП, собранные на 6 П-образных сердечниках из стали марки

Э310, однофазовые серии ТУМ на тороидальном сердечнике, блоки магнитных

усилителей серии БД, содержащие, не считая магнитных усилителей, понижающие

трансформаторы, диоды и резисторы, собранные на одной панели. Системы

электропривода могут быть построены на всех усилителях из этих серий.

Обмоточная схема магнитного усилителя УМ-1П

Обмоточная схема магнитного усилителя УМ-1П

Не считая этого нередко на разных

станках используются комплектные приводы с магнитными усилителями и движками

неизменного тока, к примеру очень всераспространенный привод с магнитными

усилителями ПМУ. Но об этом мы непременно побеседуем последующий раз. Не считая этого,

в последующем посте остановимся на способах наладки магнитных усилителей, затронем

и ряд других вопросов, увлекательных всем кто повсевременно сталкивается либо собирается

в дальнейшем столкнуться в работе с магнитными усилителями. 


Комплектные электроприводы с магнитными усилителями

Невзирая на то, что в  современном электроприводе с фуррором

употребляются статические преобразователи (тиристоры,  силовые транзисторы,

IGBT-модули), на наших промышленных предприятиях все еще очень нередко можно

повстречать электродвигатели и генераторы неизменного тока, работающие в комплекте

с магнитными усилителями. 

Магнитные усилители самое обширное распространение получили в

промышленном оборудовании еще в 50-х годах. В целом, в эру дополупроводниковой

техники была последующая тенденция – асинхронный и синхронный (для огромных

мощностей) привод применялся в нерегулируемом электроприводе и привод

неизменного тока с электромашинным либо статическим (тиритронный либо ртутный

выпрямители, магнитный усилитель) для регулируемого. 

В текущее время более нередко можно на российских

предприятиях в схемах электрического оборудования станков, машин и установок можно

повстречать комплектные электроприводы неизменного тока с магнитными усилителями

серии ПМУ.

ПМУ — привод с магнитными усилителями и селеновыми

выпрямителями. Спектр регулирования скорости мотора 10:1. Регулирование

делается конфигурацией напряжения на якоре вниз от номинальной частоты вращения

мотора. Система регулирования автоматическая с оборотной связью по э. д с.

мотора, без тахогенератора и промежного усилителя. Мощность привода от

0,1 до 2 кВт. Привод предназначен для выпрямленное напряжение на выходе моста

составляет от 340 до 380 В. Для получения довольно жестких черт

привода в схему введены отрицательные оборотные связи по току и напряжению.

Комплектные электроприводы с магнитными усилителями

Каждый привод серии ПМУ представляет собой набор,

состоящий из блока питания, выпрямителей, магнитных усилителей, мотора

неизменного тока и задатчика скорости.

Привод работает последующим образом. Напряжение, подводимое к

движку, автоматом следует за сигналом, зависящим от конфигурации его частоты

вращения. При понижении частоты вращения мотора напряжение растет и

напротив: напряжение поддерживает с данной точностью величину частоты вращения

независимо от конфигурации нагрузки и других возмущающих причин.

Воздействие разных возмущающих причин на частоту вращения

компенсирует реактивное сопротивление рабочей обмотки магнитного усилителя: при

возрастании нагрузки ток в цепи якоря возрастает, что вызывает уменьшение

сопротивления рабочей обмотки магнитного усилителя. Вследствие понижения

сопротивления рабочей обмотки напряжение на якоре мотора растет, ток в

обмотках возрастает, что еще более уменьшает полное сопротивление рабочих

обмоток усилителя. В итоге суммарного понижения сопротивления рабочей

обмотки напряжение на якоре мотора растет, что компенсирует понижение

частоты вращения мотора. Нужная частота вращения мотора

устанавливается при помощи задатчика Р и резисторов R1 — R4.

ПМУ-М подобна серии ПМУ, но магнитные усилители собраны на

П-образных сердечниках. Мощность привода ПМУ-М от 0,1 до 7 кВт.

Комплектные электроприводы с магнитными усилителями

Привод ПМУ-М

В приводах серии ПМУ-М  использована система автоматического

регулирования частоты вращения с оборотными связями по напряжению и току якоря

мотора. Магнитный усилитель имеет две группы обмоток управления. По одной из

их протекает ток управления, являющийся алгебраической суммой тока задатчика и

токов оборотных связей, другая (обмотка смещения) — служит для выбора рабочей

точки на прямолинейном участке свойства магнитного усилителя.

Для защиты от неприемлимо огромных значений тока якоря приводы

ПМУ-М габаритов с 8 по 11 снабжены узлом ограничения тока. При превышении током

якоря допустимых значений срабатывает реле наибольшего тока, его размыкающий

контакт размыкается и обрывает цепь питания обмотки управления. Потому что обмотка

смещения остается замкнутой, то магнитный усилитель закрывается и ток якоря

понижается. Действие схемы привода ПМУ-М аналогично действию схемы привода ПМУ.

ПМУ-П — приводы завышенной точности и расширенного спектра

регулирования 100 : 1. Система регулирования автоматическая с оборотной связью по

частоте вращения, которая осуществляется при помощи тахогенератора и

промежного полупроводникового усилителя. Частота вращения мотора

регулируется конфигурацией напряжения на якоре.

Кстати, магнитные усилители могут быть также применены для

регулирования напряжения на зажимах асинхронного мотора, также в качестве

бесконтактных пускателей.

Электрическая

электротехническая библиотека