Магнитни усилватели в металорежещи машини

Магнитният усилвател превключва електрическата верига, като променя индуктивното си електрическо съпротивление в широки граници, чиято стойност зависи от степента на насищане на магнитната верига.

Магнитните усилватели се използват широко в електрическите задвижвания на металорежещи металорежещи машини поради тяхната надеждност и дълъг експлоатационен живот (счита се за един от най-надеждните елементи на системите за автоматизация), липсата на движещи се части, възможността за изпълнение на магнитни усилватели с мощност от фракции от ват до стотици киловати, висока якост и издръжливост по отношение на вибрации и ударно натоварване. Освен това, благодарение на магнитните усилватели, е възможно лесно да се сумират сигналите. Те имат висока печалба. В магнитните усилватели няма електрическа връзка между входната и изходната верига.

Принципът на действие на магнитния усилвател се основава на използването на нелинейността на кривата на намагнитване на феромагнитен материал. Когато се намагнетизира с постоянен ток, ядрото на усилвателя се насища и индуктивността на работните AC намотки на усилвателя намалява. Работните намотки обикновено са свързани последователно с товара. Следователно напрежението, което е приложено към работните намотки на усилвателя в момента на насищане преди насищане на сърцевината, се прилага към товара.

Токът на натоварване се контролира чрез промяна на тока в намотката на отклонението на магнитния усилвател. Намотката за отклонение се използва за създаване на първоначалното отклонение, необходимо за промяна на тока в товара по различни начини в зависимост от знака на полярността на управляващия сигнал, както и за избор на точка от праволинейния участък на характеристиката . Намотката за обратна връзка е проектирана да получи необходимата форма на изходните характеристики.

Конструктивно магнитният усилвател е сърцевина, изработена от листова феромагнитна материя, върху която са навити AC и DC намотки. За премахване на смущенията, напр. и т.н. с. вериги на променлив ток на намотки с постоянен ток намотките с променлив ток се навиват отделно върху жилата, а намотките с постоянен ток покриват и двете жили.

Схема на най -простия магнитен усилвател

Магнитният усилвател може да има няколко контролни намотки. В този случай в режим на работа токът в товара ще се определя от общия управляващ ток. Тоест, може да се използва като суматор на несвързани електрически сигнали (постоянните сигнали се сумират).

Магнитните усилватели могат да бъдат както обратими, така и обратими. При необратимите магнитни усилватели промяната в полярността на управляващия сигнал не причинява промяна във фазата и знака на тока на натоварване.

Ядрата на магнитните усилватели са направени както от трансформаторна стомана, така и от пермалоид, а трансформаторната стомана се използва, когато мощността на магнитния усилвател е по -голяма от 1 W. Величината на магнитната индукция в стоманената сърцевина на трансформатора достига 0,8 — 1,0 T. Коефициентът на усилване на такива магнитни усилватели варира от 10 до 1000.

Permalloy се използва в магнитни усилватели, чиято мощност е по -малка от 1 V. Правоъгълен характер хистерезисни контури за пермалоя позволява да се получи печалба от 1000 до 10 000 и повече.

Ядрото на магнитния усилвател се зарежда от отделни плочи, като сърцевините на дросели или трансформатори.Магнетичните усилватели, базирани на тороидални ядра, получиха широко разпространение, което въпреки технологичните трудности при производството им, има редица предимства, а първото от тях е липсата на въздушни пролуки, което подобрява характеристиките на магнитния усилвател.

Следните схеми на магнитни усилватели са широко разпространени: еднократни и натискащи, обратими и необратими, еднофазни и многофазни.

В металорежещите (и не само металорежещите) машини можете да намерите много голямо разнообразие от дизайни на магнитни усилватели: еднофазна серия UM-1P, трифазна серия UM-ZP, сглобена върху шест U-образни жила, направени от стомана E310, еднофазна серия TUM върху тороидална сърцевина, блокира магнитни усилватели от серията BD, съдържащи, освен магнитни усилватели, понижаващи трансформатори, диоди и резистори, събрани на един панел. Системите за електрическо задвижване могат да бъдат изградени върху всякакви усилватели от тази серия.

Навиваща верига на магнитния усилвател UM-1P

В допълнение, пълни задвижвания с магнитни усилватели и DC двигатели често се използват на различни металорежещи машини, например много често срещано задвижване с магнитни усилватели PMU. Но със сигурност ще говорим за това следващия път. Освен това в следващия пост ще се съсредоточим върху методите за настройка на магнитни усилватели и ще засегнем редица други въпроси, които представляват интерес за всеки, който постоянно се сблъсква или предстои да се сблъска в бъдеще при работа с магнитни усилватели.

Пълни електрически задвижвания с магнитни усилватели

Въпреки факта, че статичните преобразуватели (тиристори, силови транзистори, IGBT модули), в нашите промишлени предприятия все още е много често срещани електрически двигатели и DC генератори, работещи в комбинация с магнитни усилватели.

Магнитните усилватели са най -широко използвани в промишленото оборудване през 50 -те години. Като цяло, в ерата на технологиите за полупроводници, съществува следната тенденция — асинхронно и синхронно (за висока мощност) задвижване е използвано в нерегулирано електрическо задвижване и DC устройство с електрическо или статично (тиритронов или живачен токоизправител, магнитен усилвател) за контролиран.

Понастоящем най -често в местните предприятия в схемите на електрическо оборудване на металорежещи машини, машини и инсталации е възможно да намерите пълни електрически задвижвания с постоянен ток с магнитни усилватели от серията PMU.

PMU — задвижване с магнитни усилватели и селенови токоизправители. Обхватът на регулиране на скоростта на двигателя е 10: 1. Регулирането се извършва чрез промяна на напрежението на котвата от номиналната скорост на двигателя. Автоматична система за управление с електронна обратна връзка. d s. двигател, без тахогенератор и междинен усилвател. Мощност на задвижване от 0,1 до 2 kW. Задвижването е проектирано за коригирано напрежение на изхода на моста е от 340 до 380 V. За да се получат достатъчно твърди характеристики на задвижването, във веригата се въвеждат отрицателни обратни връзки по ток и напрежение.

Всяко задвижване от серията PMU е комплект, състоящ се от захранващ блок, токоизправители, магнитни усилватели, двигател с постоянен ток и регулатор на скоростта.

Задвижването работи по следния начин. Напрежението, подадено към двигателя, автоматично следва сигнала в зависимост от промяната в скоростта му. С намаляване на оборотите на двигателя напрежението се увеличава и обратно: напрежението поддържа стойността на скоростта с дадена точност, независимо от промяната на натоварването и други смущаващи фактори.

Влиянието на различни смущаващи фактори върху скоростта на въртене компенсира реактивността на работната намотка на магнитния усилвател: с увеличаване на натоварването токът в котвата се увеличава, което води до намаляване на съпротивлението на работната намотка на магнитния усилвател . Поради намаляване на съпротивлението на работната намотка, напрежението в котвата на двигателя се увеличава, токът в намотките се увеличава, което допълнително намалява импеданса на намотките на работния усилвател.В резултат на общото намаляване на съпротивлението на работната намотка, напрежението в котвата на двигателя се увеличава, което компенсира намаляването на оборотите на двигателя. Необходимата скорост на двигателя се задава с помощта на зададена точка P и резистори R1 — R4.

PMU-M е подобен на серията PMU, но магнитните усилватели са сглобени върху U-образни жила. Задвижваща мощност PMU-M от 0,1 до 7 kW.

PMU-M устройство

В задвижванията от серията PMU-M се използва автоматична система за управление на скоростта с обратна връзка за напрежението и тока на котвата на двигателя. Магнитният усилвател има две групи управляващи намотки. През един от тях протича управляващ ток, който е алгебричната сума на тока на зададената стойност и токовете на обратната връзка, а другият (намотка на отклонение) служи за избор на работната точка на правия участък на характеристиката на магнитния усилвател.

За да се предпазят от недопустимо високи стойности на тока на котвата, задвижванията PMU-M с размери 8 до 11 са оборудвани с ограничител на тока. Когато токът на котвата надвиши допустимите стойности, релето за свръхток се задейства, неговият отворен контакт се отваря и прекъсва захранващата верига на управляващата намотка. Тъй като намотката за отклонение остава затворена, магнитният усилвател се изключва и токът на котвата се намалява. Действието на задвижващата верига PMU-M е подобно на действието на задвижващата верига на PMU.

PMU -P — задвижвания с повишена точност и разширен обхват на управление 100: 1. Автоматична система за управление с обратна връзка за честотата на въртене, която се осъществява с помощта на тахогенератор и междинен полупроводников усилвател. Скоростта на двигателя се регулира чрез промяна на напрежението на котвата.

Между другото, магнитни усилватели могат да се използват и за регулиране на напрежението в клемите на асинхронния двигател, както и на безконтактни стартери.

Магнитен усилвател-индукционна двигателна система