Magnetické zosilňovače v strojoch na rezanie kovov

Magnetický zosilňovač spína elektrický obvod zmenou jeho indukčného elektrického odporu v širokých medziach, ktorých hodnota závisí od stupňa nasýtenia magnetického obvodu.

Magnetické zosilňovače sú široko používané v elektrických pohonoch strojov na rezanie kovov kvôli ich spoľahlivosti a dlhej životnosti (považuje sa za jeden z najspoľahlivejších prvkov automatizačných systémov), absencii pohyblivých častí, možnosti vykonávania magnetických zosilňovače s výkonom zlomkov wattov až stoviek kilowattov, vysokou pevnosťou a odolnosťou z hľadiska vibrácií a rázového zaťaženia. Navyše, vďaka magnetickým zosilňovačom je možné signály jednoducho sčítať. Majú vysoký zisk. V magnetických zosilňovačoch nie je elektrické spojenie medzi vstupnými a výstupnými obvodmi.

Princíp činnosti magnetického zosilňovača je založený na využití nelinearity magnetizačnej krivky feromagnetického materiálu.Pri jednosmernej magnetizácii sa jadro zosilňovača saturuje a indukčnosť pracovných cievok striedavého prúdu zosilňovača klesá. Prevádzkové vinutia sú zvyčajne zapojené do série so záťažou. Preto napätie, ktoré je aplikované na pracovné vinutia zosilňovača v momente nasýtenia pred nasýtením jadra, sa aplikuje na záťaž.

Záťažový prúd je riadený zmenou prúdu v cievke predpätia magnetického zosilňovača. Cievka predpätia sa používa na vytvorenie počiatočného predpätia potrebného na zmenu prúdu v záťaži rôznymi spôsobmi v závislosti od znamienka polarity riadiaceho signálu, ako aj na výber bodu na priamke časti charakteristiky. Cievka spätnej väzby je navrhnutá tak, aby získala požadovaný tvar výstupných charakteristík.

Konštrukčne je magnetický zosilňovač jadro vyrobené z plechového feromagnetického materiálu, na ktorom sú navinuté AC a DC cievky. Na odstránenie rušenia napr. atď. c) Obvody striedavého prúdu jednosmerných cievok Striedavé cievky sú navinuté oddelene na jadre a jednosmerné cievky pokrývajú obe jadrá.

Schéma najjednoduchšieho magnetického zosilňovača

Magnetický zosilňovač môže mať niekoľko riadiacich cievok. V tomto prípade v prevádzkovom režime bude prúd v záťaži určený celkovým riadiacim prúdom. To znamená, že môže byť použitý ako sčítač nesúvisiacich elektrických signálov (permanentné signály sú sčítané).

Magnetické zosilňovače môžu byť invertujúce aj invertujúce. V nevratných magnetických zosilňovačoch zmena polarity riadiaceho signálu nespôsobí zmenu fázy a znamienka záťažového prúdu.

Jadrá magnetických zosilňovačov sú vyrobené z transformátorovej ocele aj z permaloidu a transformátorová oceľ sa používa, keď je výkon magnetického zosilňovača väčší ako 1 W. Veľkosť magnetickej indukcie v oceľovom jadre transformátora dosahuje 0,8 — 1 . 0 T. Faktor zosilnenia takýchto magnetických zosilňovačov sa pohybuje od 10 do 1000.

Permalloy sa používa v magnetických zosilňovačoch, ktorých výkon je menší ako 1 V. Obdĺžnikový charakter hysterézne slučky pre permaloy umožňuje získať zisk od 1000 do 10 000 a viac.

Jadro magnetického zosilňovača je zaťažené zo samostatných dosiek, ako sú jadrá tlmiviek alebo transformátorov.Veľkú distribúciu získali magnetické zosilňovače na báze toroidných jadier, ktoré napriek technologickým ťažkostiam pri ich výrobe majú množstvo výhod, prvé z toho je absencia vzduchových medzier, čo zlepšuje vlastnosti magnetického zosilňovača.

Nasledujúce schémy magnetických zosilňovačov sú rozšírené: jednofázové a tlačné, reverzibilné a nevratné, jednofázové a viacfázové.

V kovoobrábacích (nielen kovoobrábacích) strojoch nájdete veľmi širokú škálu prevedení magnetických zosilňovačov: jednofázový rad UM-1P, trojfázový rad UM-ZP zostavený na šiestich jadrách v tvare U vyrobených z ocele E310, jednofázové TUM série na toroidnom jadre, blokové magnetické zosilňovače radu BD, obsahujúce okrem magnetických zosilňovačov aj znižovacie transformátory, diódy a rezistory zostavené na jednom paneli. Elektrické pohonné systémy môžu byť postavené na akomkoľvek zosilňovači tejto série.

Obvod vinutia magnetického zosilňovača UM-1P

Okrem toho sa na rôznych strojoch na rezanie kovov často používajú kompletné pohony s magnetickými zosilňovačmi a jednosmernými motormi, napríklad veľmi bežný pohon s magnetickými zosilňovačmi PMU. Ale o tom si určite povieme nabudúce. Okrem toho sa v ďalšom príspevku zameriame na metódy ladenia magnetických zosilňovačov a dotkneme sa množstva ďalších problémov, ktoré zaujímajú každého, kto sa neustále stretáva alebo bude stretávať v budúcnosti pri práci s magnetickými zosilňovačmi.

Plne elektrické pohony s magnetickými zosilňovačmi

Napriek tomu, že statické meniče (tyristory, výkonové tranzistory, IGBT moduly), v našich priemyselných závodoch je stále veľmi bežné vidieť elektrické motory a jednosmerné generátory pracujúce v kombinácii s magnetickými zosilňovačmi.

Magnetické zosilňovače boli najviac používané v priemyselných zariadeniach v 50. rokoch minulého storočia. Vo všeobecnosti v ére polovodičovej techniky existuje nasledujúci trend - asynchrónny a synchrónny (pre vysoký výkon) pohon sa používa v neregulovanom elektrickom pohone a DC zariadení s elektrickým alebo statickým (tyrotrónovým alebo ortuťovým usmerňovačom, magnetickým zosilňovačom) pre kontrolované.

V súčasnosti najčastejšie v domácich podnikoch v schémach elektrických zariadení kovoobrábacích strojov, strojov a zariadení je možné nájsť kompletné jednosmerné elektrické pohony s magnetickými zosilňovačmi série PMU.

PMU — pohon s magnetickými zosilňovačmi a selénovými usmerňovačmi. Rozsah nastavenia otáčok motora je 10:1. Nastavenie sa vykoná zmenou napätia kotvy z menovitých otáčok motora.Automatický riadiaci systém s elektronickou spätnou väzbou. d s. motor, bez tachogenerátora a medzizosilňovača. Výkon pohonu od 0,1 do 2 kW. Pohon je navrhnutý pre výstupné napätie usmerneného mostíka 340 až 380 V. Pre získanie dostatočne tuhých charakteristík pohonu sú do obvodu zavedené záporné prúdové a napäťové spätné väzby.

Každý pohon série PMU je zostava pozostávajúca z napájacej jednotky, usmerňovačov, magnetických zosilňovačov, jednosmerného motora a regulátora otáčok.

Pohon funguje nasledovne. Napätie aplikované na motor automaticky nasleduje signál v závislosti od zmeny jeho rýchlosti. Pri znižovaní otáčok motora sa zvyšuje napätie a naopak: napätie udržuje hodnotu otáčok s danou presnosťou bez ohľadu na zmenu zaťaženia a iné rušivé faktory.

Vplyv rôznych rušivých faktorov na rýchlosť otáčania kompenzuje reaktivitu pracovnej cievky magnetického zosilňovača: so zvyšujúcim sa zaťažením sa zvyšuje prúd v kotve, čo vedie k zníženiu odporu pracovnej cievky magnetického zosilňovača. magnetický zosilňovač. V dôsledku poklesu odporu pracovnej cievky sa zvyšuje napätie v kotve motora, zvyšuje sa prúd vo vinutiach, čo ďalej znižuje impedanciu vinutí pracovného zosilňovača.V dôsledku všeobecného poklesu odporu pracovnej cievky sa zvyšuje napätie v kotve motora, čím sa kompenzuje zníženie otáčok motora. Požadované otáčky motora sa nastavujú pomocou žiadanej hodnoty P a odporov R1 — R4.

PMU-M je podobný sérii PMU, ale magnetické zosilňovače sú zostavené na jadrách v tvare U. Výkon pohonu PMU-M od 0,1 do 7 kW.

Zariadenie PMU-M

Pohony série PMU-M využívajú systém automatického riadenia otáčok s napäťovou a prúdovou spätnou väzbou kotvy motora. Magnetický zosilňovač má dve sady riadiacich cievok. Cez jeden z nich preteká riadiaci prúd, ktorý je algebraickým súčtom požadovaného prúdu a spätnoväzbových prúdov, a druhý (predpätie) slúži na výber pracovného bodu priameho úseku charakteristiky magnetického zosilňovača.

Na ochranu pred neprijateľne vysokými hodnotami prúdu kotvy sú pohony PMU-M veľkosti 8 až 11 vybavené obmedzovačom prúdu. Keď prúd kotvy prekročí prípustné hodnoty, aktivuje sa nadprúdové relé, jeho otvorený kontakt sa otvorí a preruší napájací obvod riadiacej cievky. Keď predpäťová cievka zostane zatvorená, magnetický zosilňovač je bez energie a prúd kotvy sa zníži. Činnosť obvodu pohonu PMU-M je podobná prevádzke obvodu pohonu PMU.

PMU -P — pohony so zvýšenou presnosťou a rozšíreným rozsahom riadenia 100: 1. Automatický riadiaci systém so spätnou väzbou pre frekvenciu otáčania, ktorý sa vykonáva pomocou tachogenerátora a medziľahlého polovodičového zosilňovača. Otáčky motora sa nastavujú zmenou napätia kotvy.

Mimochodom, magnetické zosilňovače sa dajú použiť aj na reguláciu napätia na svorkách asynchrónneho motora, ako aj bezkontaktné štartéry.

Magnetický zosilňovač-systém indukčného motora