Библиографическое описание:

Файзиев М. М., Маматкулов А. Н., Каримов И. Н. Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя с применением тиристорных элементов в цепи управления // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 229-231.

 

Магнитными усилителями принято называть усилители мощности тока и напряжения в электрических цепях переменного тока.

Магнитные усилители, основным элементом которых являются катушки с магнитопроводами, отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, постоянной готовностью к работе, высоким коэффициентом полезного действия и практически неограниченным сроком службы. Поэтому они находят широкое применение в автоматических устройствах в качестве усилителей мощности, а также линейных и нелинейных преобразователей сигналов. Кроме того, в цепях управления магнитных усилителей сравнительно легко осуществляется суммирование большого количества сигналов.

Магнитный усилитель может работать при изменении сопротивления цепи управления в широком диапазоне. Вместе с тем значение сопротивления четным гармоникам тока в цепи управления, которые непременно возникают при подмагничивании магнитопровода постоянным током Iуправ, существенно влияет на процессы в усилителе и форму тока в рабочей цепи. В зависимости от сопротивления токам четных гармоник возможны два режима работы магнитных усилителей. В случае малого сопротивления, когда токи четных гармоник проходят свободно и практически не создают падений напряжения в цепи управления, имеет место режим свободного намагничивания. В режиме свободного намагничивания обеспечивается наибольшееусиление мощности.

Сопротивление цепи управления Rу достаточно малым, а усилитель работающим в режиме, близком к режиму свободного намагничивания, если выполняется условие

(1)

Для рабочей цепи магнитного усилителя отметить следующее уравнение

(2)

причем

(3)

Для цепи управления в установившемся режиме в общем случае должно выполняться уравнение:

(4)

где Uуправ – напряжение цепи управления;

- ток цепи управления; содержащей постоянную составляющую

 — и четные гармоники

поскольку в установившемся режиме индукция в обоих магнитопроводах изменяется с одинаковой скоростью, (2) принимает вид,

(5)

Основные их особенности определяются необходимостью применения постоянной составляющей тока в этой управляющей обмотке, возможной из-за различия моментов времени включения тиристоров и диодов в положительном и отрицательном полупериодах и обеспечением цепи.

Равенство моментов времени (углов α) включения тиристоров (рис.1) обеспечивается основным фронтом импульсов управляющих токов. Открытое состояние тиристора после перехода мгновенных значений анодного напряжения через нуль в течение четверти периода, необходимое для прохождения тока подмагничивания, достигается длительностью прямоугольного импульса управляющего тока,

(6)

Формирование импульсов осуществляется R; L; C-цепями. Формированию способствуют создание режима свободного намагничивания магнитного усилителя путем соединения (для четных гармоник) конденсатором Сб одной из обмоток М. У. Кроме того предусматривается выравнивание углов включения тиристоров переменными резисторами R1; R2.

Для активной нагрузки схемы устройства, показанного на рис.1, имеем следующее уравнение:

(7)

(8)

(9)

(10)

Отсюда, где

uвх- входная напряжения гармоники,

ФА,ФВ- магнитные потоки в сердечниках МУ;

К1,К3-коэффициенты аппроксимирующей функции;

i1, iн- ток первичной, вторичной обмотки;

i0- ток подмагничивания;

Rн- параметры активной нагрузки;

W1;W2;W0 — число витков первичных, вторичных обмоток и обмотки подмагничивания.

Вводя базисные величины и приведя их к безразмерному виду, после некоторых математических преобразований, используя метод гармонического баланса, получим уравнение, которое имеет следующее решение:

(11)

Рис 1. Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя

 

Приведенный на рис.1 стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя состоит в следующем:

А, В — магнитный усилитель;

Т1;Т2 — тиристоры;

Д1;Д2 — диоды;

С — конденсатор;

Rупр — активное сопротивление для управляющих обмоток;

Rнаг — активная нагрузка.

где, базисные имеем;

,

Задаваясь значением δ для различных построим характеристику для различных токов подмагничивания, после некоторых математических преобразований строим зависимость , необходимую для стабилизации выходного напряжения.

Таким образом, необходимый ток подмагничивания обмотки управления можно получить стабилизацией напряжения на базе магнитного усилителя.

Существующие стабилизаторы напряжения на базе магнитного усилителя с цепью управления с применением следующие:

                    постоянный магнит;

                    автономный источник питания фильтр постоянного тока.

                    электроферрорезонансный контур через диодный мост.

В цепи управления магнитного усилителя с применением электромагнитно-тиристорного контура нагрузочный режим стабилизатора напряжения приводить в следующие преимущественные технические показатели:

– уменьшение весо-габаритных показателей устройств около 30 %

– простота схема соединения в цепью управления магнитного усилителя;

           –широкий диапазон регулирования подмагничивания, он автоматически управляется.

 

Литература:

 

  1.                Филиппов Е. Нелинейная электротехника. — М: Энергия 1978.496 стр.
  2.                Хьюз В. Нелинейные электрические цепи. М: энергия 1977.336 стр.
  3.                Хояси Т. Вынужденные колебания в нелинейных системах. М: 1957. 207 стр.
  4.                Дорогунцев В. Г., Овчаренко Н. И. Элементы автоматических устройств энергосистем М. «Энергия» 1979.
  5.                Кадыров Т. М., Алимов Х. А., Файзиев М. М. Установившийся режим ферромагнитного удвоителя частоты.Узбекский журнал «Проблемы информатики и энергетики» 1997. № 3 стр. 29–33

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle