Автоматизация судовых технологических комплексов - методически указания к практическим работам
1 Определение параметров клапанного электромагнита
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры клапанного элек-
тромагнита.
2 Пояснения к работе:
2.1 Краткие теоретические сведения
Электромагниты бывают:
по виду тока в обмотке - постоянного и переменного токов;
по скорости срабатывания - быстродействующие, нормальные и
замедленного действия;
по назначению - приводные и удерживающие;
по конструктивному исполнению - клапанные (поворотные),
прямоходные и с поперечным движением якоря.
Клапанные электромагниты имеют небольшое перемещение якоря (не-
сколько мм) и развивают большое тяговое усилие.
1) Конструктивный фактор, Н/Ом:
lka,
(1)
где k -коэффициент кратности.
2) сила смещения, Н:
F
H
l
(2)
см
у
3) число витков обмотки смещения:
F
см
,
(3)
см
I
см
где
I
– ток смещения.
см
4) сопротивление провода обмотки смещения, Ом:
l
см
см
R
,
(4)
см
q
см
5) добавочное регулировочное сопротивление в цепи смещения, Ом:
U
c
R
R
рег
см
(5)
,
I
см
2.2 Пример расчета:
Исходные данные:
k = 20 ,
a= 0,7 ,
H
= 0,06 А/м,
у
6
I
= 0,005 А,
см
= 1/57,
q
= 0,0113 К,
см
l=0,055мм,
U = 130 В.
Решение:
1) l 20 0,7 14 м;
2)
F
0,06140,084
Н;
см
0,84
3)
170
витков;
см
0,005
1700,055
4)
R
0,0113 14,5 Ом;
см
57
130
5)
R
14,5
23400
Ом.
рег
,
3 Задание:
3.1 Рассчитать параметры потенциометрического датчика. Исходные
данные для расчета взять из таблицы 1, согласно варианту.
Таблица 1
№
H
а,
q
l ,
у
,
см
,
k
I
Uc, В
см
,А
варианта
м
мм
А/м
К
1
0,05
25
0,9
0,006
0,012
0,055
220
1/57
2
0,04
25
0,8
0,005
0,013
0,055
130
1/57
3
0,04
30
0,6
0,004
0,0113
0,045
130
1/57
4
0,07
35
0,7
0,005
0,013
0,055
220
1/57
5
0,06
40
0,7
0,003
0,0113
0,035
130
1/57
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
l ,мм
F
,Н
, витков
R
,Ом
R
,Ом
см
см
см
рег
4. Контрольные вопросы по практической работе №1
1. Для чего в схему магнитного усилителя (МУ) вводится обмотка
смещения?
2. Чем отличаются МУ с внешней и внутренней обратными связями?
7
2 Определение параметров магнитного усилителя с внутренней обрат-
ной связью
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры магнитного усили-
теля с внутренней обратной связью.
2 Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения
1) Коэффициент запаса:
B
уmax
K
,
з
(6)
B
ун
где
B - приращение индукции.
2) Напряжение, питающее схему, В:
U 1,11(1,22,0
)
I
R
(7)
c
нmax
н
3) Максимальная напряженность, А/см:
H
K
2H
,
(8)
max
кр
c
где
K
– коэффициент кратности.
кр
4) Индукция, Тл:
B
B
/
2
(9)
cт
уmax
5) Объем сердечника, см3:
4
U
I
10
c
нmax
V
(10)
4,44
f
H
B
max
ст
6) Масса сердечника, г:
G
V
,
(11)
где
K
– коэффициент кратности.
кр
8
7) Сечение провода, мм2:
I
q нmax ,
(12)
j
где j - допустимая плотность тока.
8) Число витков рабочей обмотки:
4
U
10
c
W
,
(13)
p
4,44
f
S
B
ст
где S - сечение сердечника.
9) Площадь окна, см2:
qW
p
Q
,
(14)
p
K
зап
где
K
– коэффициент заполнения.
зап
2.2 Пример расчета
Исходные данные:
R
130Ом,
н
I
0,68А,
нmax
f
400 Гц,
K
50,
кр
B
,
Тл,
ymax
B
,
Тл,
yн
H
0,48А/ cм,
c
, г/см2,
j
, А/мм,
S 0,49 см2,
K
0,325
зап
Решение:
,
1)
K
1,2
з
,
2)
U
1,111,20,68130
= 115
(В);
c
3)
H
5020,48
= 48
(А/см);
max
9
4)
B
2,8/2
= 1,4
(Тл);
cт
4
1150,6810
5)
V
6,54
(см3);
4,44400481,4
6) G 7,8 6,54
51
(г);
0,68
7)
q
0,27
(мм2);
4
4
11510
8)
W
943;
p
4,444000,491,
4
0,27943
9)
Q
783(см2).
p
0,325
3 Задание:
3.1 Рассчитать основные параметры МУ с внутренней ОС, если прира-
щения индукций составляют:
B
,
Тл и
B
2,3Тл, а напряжен-
ymax
yн
ность поля
H
0,48А/ cм. Исходные данные для расчета взять из таблицы
c
1 согласно варианту.
Таблица 1
№ вари-
I
R
,Ом
нmax
K
г/см2
j ,А/мм
K
f
,Гц
н
кр
S ,см2
зап
анта
,А
1
120
0,62
50
7,8
4,0
0,49
0,325
400
2
130
0,64
52
7,8
4,0
0,49
0,325
400
3
140
0,68
54
7,8
4,0
0,49
0,325
400
4
125
0,66
52
7,8
4,0
0,49
0,325
400
5
135
0,60
54
7,8
4,0
0,49
0,325
400
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2
Таблица 2
H
,
max
q ,мм2
W
Q
,мм2
K
U
,В
B
,Тл
G ,г
з
c
cт
p
p
А/см
4. Контрольные вопросы к практической работе №2
1. С помощью чего в МУ с внутренней ОС создается эффект обратной
связи?
2. Как осуществляется регулировка коэффициента обратной связи в
МУ с внутренней ОС?
3. Чему равен коэффициент обратной связи в МУ с внутренней ОС?
10
3 Определение основных параметров многокаскадного магнитного
усилителя
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры многокаскадного
магнитного усилителя.
2 Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения
Коэффициент усиления ММУ равен произведению коэффициентов
усиления отдельных каскадов. Постоянная времени ММУ равна сумме по-
стоянных времени отдельных каскадов. Инерционность ММУ определяет-
ся, в основном, инерционностью первого каскада, поэтому его выбирают с
небольшим коэффициентом усиления, а необходимый коэффициент ус и-
ления набирается за счет остальных каскадов. Обычно ММУ включает
пять, шесть каскадов.
1) Коэффициент усиления по мощности ММУ:
K
K
K
,
рмму
р1мму
р2мму
(15)
где
K
– коэффициент усиления по мощности первого каскада;
р1мму
K
– коэффициент усиления по мощности второго каскада.
р2мму
2) Постоянные времени ОМУ и первого и второго каскадов ММУ, с:
K
(1
K
)
рмму
ос
T
,
ому
4
f
n
K
(1
K
)
р1мму
ос
T
,
(16)
1мму
4
f
n
K
(1
K
)
р2мму
ос
T
,
2мму
4
f
n
K
,K
,
K
– коэффициенты усиления по мощности
где
рому
р1мму
р2мму
однокаскадного, первого и второго каскадов магнитных усилителей;
T
,T
– постоянные времени отдельных каскадов многокаскад-
1мму
2мму
ного магнитного усилителя;
f -частота;
Rн
- КПД рабочей цепи;
R
K
– коэффициент ОС.
ос
11
3) Постоянная времени ММУ (двухкаскадного МУ), с:
T
T
T
(17)
мму
1ммм
2ммм
2.2 Пример расчета
Исходные данные:
K
0,97;
ос
f
50 Гц;
n
1
;
K
3600
;
рому
K
60;
р1мму
K
60
р2мму
Решение:
1)
K
60 60
3600;
рмму
3600(10,97
)
T
0,54(с);
ому
2)
4501
60(10,97
)
60(10,97
)
3)
T
0,009
0,0090,018(с);
мму
4501
4501
T
0,54
ому
4)
30;
T
0,018
мму
K
рому
3600
5)
1.
K
3600
рмму
Вывод: Коэффициенты усиления однокаскадного и двухкаскадного МУ
равны, а инерционность двухкаскадного МУ в 30 раз меньше, чем у одно-
каскадного.
3 Задание:
3.1 Определить основные параметры МУ и сравнить коэффициенты
усиления и инерционности ОМУ и ММУ. Исходные данные для расчета
взять из таблицы 1, согласно варианту.
12
Таблица 1
№ вариан-
K
K
K
K
f
, Гц
ос
рому
р1мму
р2мму
та
1
0,96
3600
60
60
50
1
2
0,96
3600
40
90
50
1
3
0,97
3600
30
120
50
1
4
0,97
6400
80
80
50
1
5
0,98
6400
40
160
50
1
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
T
K
T
,с
T
,с
рмму
ому
мму
ому T
мму
4. Контрольные вопросы к практической работе №3
1. Как определить коэффициент усиления многокаскадного МУ, если
известны коэффициенты усиления отдельных каскадов?
2. Как определить постоянную времени многокаскадного МУ, если из-
вестны постоянные времени отдельных каскадов?
13
4 Определение основных параметров реверсивного магнитного усили-
теля
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры реверсивного маг-
нитного усилителя.
2. Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения:
Реверсивные МУ - это усилители, в которых при изменении полярно-
сти управляющего сигнала изменяется полярность тока нагрузки. Если на
выходе реверсивного МУ включается одно сопротивление нагрузки, в ко-
тором ток нагрузки может менять полярность при изменении полярности
тока управления, применяются схемы с балластными сопротивлениями.
При максимальном токе управления один из МУ, входящих в ревер-
сивный МУ, в котором напряженности смещения и управления вычитают-
ся, работает в режиме близком к холостому ходу, поэтому током на выходе
другого МУ можно пренебречь. При этом схему реверсивного МУ можно
привести к схеме замещения, в которой сопротивления обмоток Wпос и со-
противления вентилей можно считать включенными в сопротивление Rб, а
расчет параметров реверсивного МУ - вести по эквивалентной схеме.
1) Балластное сопротивление, Ом:
R
2R
(18)
б
н
2) Ток нагрузки, А:
R
б
I
I
(19)
н
1
R
б
н R
3) Эквивалентное сопротивление:
2
(R
R
)
2
н
б
R
2R
2
2
R
R
(R
R
)
2R
(20)
э
б
н2
н2
н
н
н
(R
R
)
2
н
б
4) Ток I1, А:
(R
2R
)
(1
2
)
н
н
I
I
I
1,700I
(21)
1
н
н
н
V
2R
2
н
5) Мощность, выделяемая в нагрузке, Вт:
14
2
P
I
R
(22)
н
н
н
6) Выходная мощность, Вт:
P
2
н
P
(получено из
P
0,175 I
R
,
P
)
(23)
вых
н
н
э
1
,
7) Мощность, выделяемая на балластном сопротивлении, Вт:
P
P
P
(24)
б
н
1
8) Мощность, выделяемая в обмотке управления, Вт:
2
P
I
R
(25)
у
у
у
2.2 Пример расчета
Исходные данные:
P
5625Ом;
н
I
5мА;
н
I
0,25мА;
у
P
1000
Ом.
у
Решение:
1)
R
256258000(Ом);
б
2)
R
2562511250(Ом);
э
3)
I
1,758,5(мА);
1
3
2
4)
P
(510
)
5625 0,014(Вт);
н
0,014
5)
P
2,45(Вт);
вых
,
6)
P
2,450,0142,436(Вт);
б
3
2
3
7)
P
(0,2510
)
1000 0,62510
(Вт).
у
15
3 Задание:
3.1. Рассчитать основные параметры реверсивного МУ. Исходные дан-
ные для расчета взять из таблицы 1, согласно варианту.
Таблица 1
№ варианта
P
, Вт
I
, мА
I
, мА
P
, Вт
н
н
у
у
1
5000
5,0
0,35
1250
2
5500
4,5
0,25
1300
3
5400
5,5
0,4
1150
4
5650
5,2
0,3
1400
5
5300
6,0
0,2
1500
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
R
,Ом
R
,Ом
I
,А
P
,Вт
P
,Вт
P
,Вт
P
,Вт
б
э
1
н
вых
б
у
4. Контрольные вопросы к практической работе №4
1. Какие виды реверсивных МУ существуют?
2. Как получить реверсивный магнитный усилитель?
3. В чем основные различия реверсивных и нереверсивных МУ?
16
5 Определение основных параметров феррорезонансного стабилизато-
ра напряжения
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры феррорезонансно-
го стабилизатора напряжения.
2. Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения:
Феррорезонансный стабилизатор напряжения служит для стабилизации
переменного напряжения. Исследование стабилизатора основано на сле-
дующих допущениях: искажение кривой напряжения и фазовый сдвиг
напряжений на ненасыщенном и насыщенном стержнях не учитываются;
расчет производится по приближенным формулам для заданного среднего
значения входного напряжения.
1) Активное сечение стали ненасыщенного стержня, см2:
S
1,
P
(26)
ст1
н
2) Активное сечение стали насыщенного стержня, см2:
S
,
S
(27)
ст2
ст1
3) Число вольт на один виток первичной обмотки, В:
e
0,022 S
(28)
0
ст1
4) Напряжение на конденсаторе, В:
U
0,65 U
,
(29)
c
p
U
– допустимое рабочее напряжение.
где
p
5) Емкость конденсатора, Ф:
P
н
C13000
(30)
2
U
с
6) Число витков обмоток стабилизатора:
а) первичная обмотка:
U
(31)
вх
W
;
1
e
0
17
б) вторичная обмотка:
U
н
(32)
W
1,43
;
2
e
0
в) компенсационная обмотка:
(33)
W
0,25 W
;
k
2
г) обмотка:
U
c
(34)
W
W
3
2
e
0
7) Ток в обмотках, А:
P
н
а)
I
;
(35)
1
2U
вх
P
н
б)
I
1,
5
;
(36)
3
U
вх
P
н
в)
I
I
;
(37)
к
н
U
н
2
2
г)
I
I
I
(38)
2
k
3
8) Диаметр провода обмоток, мм:
I
1
а)
d
4
J
;
(39)
1
,
I
3
б)
d
4
J
;
(40)
3
,
I
k
в)
d
4
J
;
(41)
k
,
I
2
г)
d
4
J
(42)
2
,
где J - допустимая плотность тока.
2.2 Пример расчета
Исходные данные:
P
70Вт;
н
U
170В;
н
18
U
170В;
вх
U
500В;
р
J
1,
6
А/мм.
Решение:
1)
S
1,1
70
9,2(см2);
ст1
2)
S
0,69,25,5(см2);
ст2
3)
e
0,0229,20,2(В);
0
4)
U
0,65500325(В);
c
70
5)
C13000
9(Ф);
2
325
170
6)
W
850;
1
,
170
W
1,43
1215;
2
,
W
0,251215304;
k
325
W
1215
410;
3
,
70
7)
I
2
,
(А);
1
170
70
I
1,
5
,
(А);
3
170
70
I
I
,
(А);
к
н
170
2
2
I
0,4
0,6
0,76(А);
2
,
8)
d
4
1,6
0,63(мм);
1
,
0,76
d
4
1,6
,
(мм);
2
,
,
d
4
1,6 0,47 (мм);
3
,
,
d
4
1,6
0,31(мм).
k
,
19
3 Задание:
3.1 Определить основные параметры феррорезонансного стабилизатора
напряжения. Исходные данные для расчета взять из таблицы 1 согласно
варианту.
Таблица 1
№ варианта
P
, Вт
U
,В
U
,В
U
, В
J ,А/мм
н
н
вх
р
1
60
170
180
500
1,6
2
70
180
160
600
1,6
3
80
190
180
500
1,6
4
90
200
170
600
1,6
5
100
220
200
500
1,6
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
S
ст1
S
,см2
e
,В
U
,В
C ,Ф
W
W
W
W
ст2
0
c
1
2
3
k
,см2
I
,А
I
,А
I
,А
I
,А
d
,мм
d
, мм
d
, мм
d
, мм
1
2
3
k
1
2
3
k
4. Контрольные вопросы к практической работе №5
1. В каких контурах можно получить резонансы тока и напряжения?
2. В каких контурах можно получить стабилизацию тока и
напряжения?
3.
Что является основным недостатком феррорезонансного
стабилизатора?
4. Какие возможны допущения при исследовании феррорезонансного
стабилизатора?
5. Какие бывают феррорезонансные стабилизаторы?
20
6 Определение основных параметров следящего привода
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры исполнительного
устройства и коэффициента усиления системы для следящего привода.
2 Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения:
Системы автоматики делятся на системы стабилизации, системы
программного управления и следящие системы. Следящие системы - это
такие системы, которые с той или иной степенью точности воспроизводят
изменения входных величин, происходящие по произвольному закону.
По назначению следящие системы делятся на следящие
электроприводы, системы дистанционного управления,
измерительные
системы.
1) передаточное число редуктора:
n
max
i
,
(43)
m
n
н
где
n
– максимальная скорость загрузки;
max
n
– число оборотов двигателя.
н
2) момент сопротивления, приведенный к валу, Н/м:
M
i
c
m
M
,
(44)
с.пр
где
M
– момент сопротивления нагрузки;
c
- КПД механическая передача.
3) мощность двигателя, Вт:
M
n
с.пр
н
P
,
(45)
м
9
,
4) коэффициент усиления двигателя по скорости
относительно
напряжения управления:
n
н
K
,
д
(46)
U
уmax
5) коэффициент усиления усилителя по напряжению:
21
U
K
уmax
,
(47)
у
Д iK
где
Д - допустимое значение динамической ошибки;
i- придаточное число между сельсинами точного и грубого отчетов.
6) общий коэффициент усиления системы:
K
KK
K
K
,
(48)
0
у
д
м
где
K
ii
– коэффициент механической передачи к сельсину точного
м
м
отсчета.
2.2 Пример расчета
Исходные данные:
M
500Н·м;
c
n
3,
3об/мин;
max
Д 0,1;
i 30;
K
, В/град;
U
240
В;
у.max
n
600об/мин;
н
, .
Решение:
333
1
1) i
;
m
1800
600
50
,
2
2)
M
4,6310
(Н·м);
с.пр
1800
2
4,6310
6000
2
3)
P
2,8610
(кВт);
м
9
,
6000
4)
K
150(град/В·сек);
д
240
240
5)
K
160;
у
0,130
,
6)
K
30/18001/60;
м
7)
K
0,5160150(1/60)200(1/сек).
0
22
3 Задание:
3.1 Рассчитать общий коэффициент усиления системы. Исходные
данные для расчета взять из таблицы 1, согласно варианту.
Таблица 1
№
M
,
n
,
K ,
n
,
U
,
с
max
н
у.max
Д
i
варианта
Н·м
об/мин
В/град
об/мин
В
1
45
3,3
0,1
25
0,5
5500
0,58
240
2
55
3,3
0,1
30
0,5
5700
0,5
240
3
60
3,3
0,1
35
0,5
5800
0,6
240
4
50
3,3
0,1
25
0,5
5900
0,62
240
5
48
3,3
0,1
29
0,5
6000
0,65
240
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
i
M
,Н·м
P
,Вт
K
K
K
K
m
с.пр
м
д
у
м
0
4. Контрольные вопросы к практической работе №6
1.Чем отличаются следящие системы от систем стабилизации и систем
программного управления?
2. Как делятся следящие системы по назначению?
3. Какая характеристика следящей системы является основной?
4. Чем определяется точность следящей системы?
5. Что вызывает увеличение добротности следящей системы?
23
7 Определение основных параметров цифро - аналогового
преобразователя (ЦАП)
1 Цель работы: изучить работу ЦАП с весовыми резисторами и
рассчитать коэффициент усиления и выходное напряжение ЦАП при
подаче различных двоичных комбинаций на входы ЦАП .
2 Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения:
ЦАП используются для преобразования цифрового кода в
аналоговый сигнал. ЦАП с весовыми резисторами относится к
устройствам прямого преобразования и состоит из двух узлов: резистивной
схемы (матрицы) на резисторах R1 - R4 и суммирующего операционного
усилителя (ОУ) с резистором обратной связи R0. Опорное напряжение Uоп
подключается к резисторам матрицы переключателями А, В, С, D,
имитирующими преобразуемый код.
1) Коэффициент усиления по напряжению (Кu), когда только один
переключатель установлен в положение, соответствующее логической 1:
R
0
K
(49)
0
R
i
2) Кu, когда два переключателя установлены
в
положения,
соответствующие логическим 1:
R
0
K
ij
R
R
i
j
(50)
R
R
i
j
3) Ku, когда три переключателя установлены
в
положения,
соответствующие логическим 1:
R
0
K
ijn
R
R
R
i
j
n
(51)
R
R
R
R
R
R
i
j
i
n
n
j
4) Ku, когда четыре переключателя установлены
в
положения,
соответствующие логическим 1:
R
0
K
ijnm
R
R
R
R
i
j
n
m
(52)
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
i
j
n
i
n
m
n
j
m
i
j
m
24
5) Выходное напряжение ЦАП, В:
U
K
U
,
(53)
вых
u
оп
где Ku для различных положений переключателей, имитирующих
кодовые комбинации «0» и «1».
2.2 Пример расчета:
Исходные данные:
Даны для кодовых комбинаций 0001 и 1111:
1. Переключатель А установлен в положение, соответствующее
логической 1;
2. Переключатели А, В, С, D, установлены в положения,
соответствующие логическим 1;
U
6В;
вх
R
1
,
кОм;
0
R
200кОм;
1
R
100
кОм;
2
R
50кОм;
3
R
25кОм.
4
Решение:
1
,
1)
K
0,065;
1
200
2)
U
0,06560,4(В);
вых1
1
,
3)
K
1;
1234
2001005025
20010050
200100251005025
2005025
4)
U
166(В).
вых1234
3 Задание:
3.1 Определить коэффициенты усиления по напряжению ОУ и
напряжения на выходе ЦАП при Uвх = 6 В для различных положений
25
переключателей А, В, С, D, имитирующих кодовые комбинации «0» и «1».
Исходные данные взять из таблицы 1, согласно варианту.
Таблица 1
№
R
R
R
R
R
0
,
1
,
2
,
3
,
4
,
Кодовые комбинации
варианта
кОм
кОм
кОм
кОм
кОм
1
1001
0011
0111
10
150
75
37,5
18,75
2
0010
0110
1011
10
150
75
37,5
18,75
3
0100
0101
1101
10
150
75
37,5
18,75
4
1000
1010
1110
10
150
75
37,5
18,75
5
0001
1100
1111
10
150
75
37,5
18,75
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
K
K
K
U ,В
U ,В
U ,В
4. Контрольные вопросы к практической работе № 7
1. Для каких целей предназначен цифро-аналоговый преобразователь
(ЦАП)?
2. В каком виде представляются входные величины в ЦАП?
3. Что составляет основу схемы ЦАП?
4. Для чего в схеме ЦАП используются переключатели?
5. Какие элементы могут использоваться в качестве переключателей?
26
8 Определение параметров обмотки смещения магнитного усилителя с
внешней обратной связью
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры обмотки смещения
магнитного усилителя с внешней обратной связью.
2 Пояснения к работе:
2.1 Краткие теоретические сведения
В МУ для осуществления внешней обратной связи предусматривается
специальная обмотка обратной связи, которая располагается на сердечни-
ках так же как и обмотка управления. В МУ с внутренней ОС постоянное
магнитное поле создается за счет постоянной оставляющей тока нагрузки,
протекающей по рабочим обмоткам усилителя, т.е., нет необходимости в
специальных обмотках ОС. Другое название МУ с внутренней ОС - МУ с
самоподмагничиванием или с самонасыщением.
1) конструктивный фактор, Н/О м:
F
э
A
,
(54)
į
где
F
- тяговое усиление;
э
į - ход якоря.
2) индукция в зазоре, Тл:
выбирается по зависимости
B
f
(A)
(55)
į
3) площадь сечения полюсного наконечника, мм2:
F
э
S
,
(56)
2
5
4
B
10
į
2
5
получено из формулы
F
4B
S 10
э
į
4) сечения сердечника магнитопровода, мм2:
σB
S
į
S
S
,
(57)
c
я
B
ст
где
B
- индукция стали;
ст
σ - коэффициент рассеяния магнитной системы.
5) сечение ярма магнитопровода, мм2:
S
S
я
яр
(58)
6) сечение якоря магнитопровода, мм2:
27
S
с
S
(59)
як
σ
7) полная МДС катушки, А:
B į
į
I
w
,
(60)
μ
(1 α)
0
где α - коэффициент, характеризующий отношение МДС, не
участвующей в создании тягового усилия к общей МДС катушки
2.2 Пример расчета:
Исходные данные:
F
256Н;
э
-2
į 16мм1,6см=1,6 10
м;
B
1,2Тл;
ст
σ
2;
α
,
;
7
4
,
Гн/м;
0
B
1,1Тл.
į
Решение:
256
1)
A
10(Н/см);
1,6
250
4
2)
S
5,210
(м2)
5,2
(см2);
2
5
41,1
10
21,1
,
3)
S
9,7(см2);
c
1,2
4)
S
9,7
(см2);
я
,
5)
S
4,85
(см2);
як
2
2
1,11,610
3
6)
I
w
1610
(А).
7
43,1410
(1 0,15)
28
3 Задание:
3.1 Определить основные параметры клапанного электромагнита. Ис-
ходные данные для расчета взять из таблицы 1, согласно варианту:
Таблица 1
№
B
,
F
ст
э
į , мм
σ
α
μ
, Н
0
варианта
Тл
1
155
0,5
1,2
1,5
0,2
4ʌ10-7
2
195
0,7
1,25
1,5
0,3
4ʌ10-7
3
325
1,2
1,3
1,75
0,4
4ʌ10-7
4
225
1,5
1,35
1,75
0,5
4ʌ10-7
5
155
1,5
1,4
2,0
0,6
4ʌ10-7
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
A ,Н/см
B
,Тл
S , мм2
S
,мм2
S
,мм2
S
,мм2
I
w
,А
į
с
я
як
4. Контрольные вопросы по практической работе №8
1. На какие типы делятся электромагниты по конструктивному испол-
нению?
2. Почему клапанные электромагниты развивают большое тяговое
усилие?
3. На чем основан принцип действия магнитного усилителя?
29
9 Определение параметров магнитного усилителя с внешней обратной
связью.
1 Цель работы: научиться рассчитывать параметры магнитного усили-
теля с внешней обратной связью.
2 Пояснения к работе:
2.1 Краткие теоретические сведения
Магнитный усилитель
(МУ)
- это статическое электромагнитное
устройство, состоящее из сердечника и наложенных на него обмоток.
Принцип действия МУ основан на использовании зависимости индуктив-
ности катушки с ферромагнитным сердечником от величины подмагниче-
вающего тока, создаваемого управляющим входным сигналом.
Для повышения коэффициента усиления и быстродействия в МУ вво-
дится обратная связь (ОС). ОС может быть внешней и внутренней.
1) мощность нагрузки, Вт:
2
P
I
R
(61)
н
н
н
2) мощность управления, Вт:
2
P
I
R
,
(62)
у
у
у
где
I
,I
– токи на выходе и входе;
у
н
R
,R
– сопротивления цепи управления и нагрузки.
у
н
3) коэффициент усиления по мощности:
P
н
K
р
(63)
P
у
4) величина напряжения питания схемы, В:
U
1
I
R
(64)
c
н
н
5) удельное количество витков рабочей обмотки:
р
H
max
,
(65)
L
I
ср
н
где
H
– максимальная напряженность поля;
max
30
I
– максимальный ток нагрузки.
н
6) основной размер сердечника:
4
U
10
c
a
,
(66)
3
р
24,44
f
K
K
B
в
ср
L
ср
где f - частота переменного тока;
K
,K
– постоянные для данного сердечника;
в
ср
B- индукция.
2.2 Пример расчета
Исходные данные:
3
I
610
А;
н
R
650Ом;
н
R
660
Ом;
у
4
I
310
А;
у
f
50 Гц;
K
1;
в
H
0,75;
max
K 20;
B 0,45Тл.
Решение:
3
2
2
1)
P
(610
)
650
2,3410
(Вт);
н
4
2
5
2)
P
(310
)
660 5,9410
(Вт);
у
2
2,3410
3)
K
394;
р
5,94105
3
4)
U
1,5610
650 5,85(В);
c
р
0,75
5)
125;
L
6103
ср
4
5,8510
6)
a
3
1,
8
24,441251200,4550
31
3 Задание:
Определить основные размеры сердечника МУ с внешней ОС.
3.1 Исходные данные для расчета взять из таблицы 1, согласно вариан-
ту.
Таблица 1
№ ва-
3
4
I
10
R
R
I
10
f
H
B
н
н
,
у
,
у
,
max
ст
,
ри
,
,
K
K
в
ср
Ом
Ом
Гц
, В
Тл
анта
А
А
1
6
650
650
3
50
0,75
1
20
0,45
2
6
680
670
4
50
0,75
1
20
0,45
3
7
660
680
3
50
0,75
1
25
0,45
4
8
750
660
5
50
0,75
1
20
0,45
5
8
630
650
3
50
0,75
1
20
0,45
3.2 Результаты расчета свести в таблицу 2.
Таблица 2
P
P
, Вт
K
W
/
н
у
р
U
, В
p L
a
,Вт
c
ср
4. Контрольные вопросы к практической работе №9
1. Для чего в схемы магнитных усилителей вводится обратная связь?
2. Какие бывают магнитные усилители с внешней обратной связью?
32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация типовых производственных механизмов и
технологических комплексов
[текст]: учебник для вузов.
- М.:
Издательский центр «Академия», 2004. - 576 с.
2. Основы цифровой радиосвязи и ее применение на водном
транспорте [текст]: учебное пособие Новосибирск: НГАВТ, 2004. - 98 с.
3. Основы автоматики и управления техническими системами
[текст]: методические указания к лабораторным. Омск: Омский филиал
НГАВТ, 2003. - 44 с.
33