Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Владимирский Государственный Университет.
Кафедра Автоматизации Технологических Процессов
Лабораторная работа
Исследование электропривода с магнитным усилителем
Разработали: Кобзев А.А.
Веселов С.В.
Владимир 1982
Изучение принципов действия электроприводов с магнитными усилителями (МУ) и экспериментальное исследование привода с МУ.
Приводы серии ПМУ предназначены для стационарной установки в закрытых помещениях на высоте до 1000м над уровнем моря, при температуре окружающего воздуха от +5 до 40˚С и относительной влажности воздуха до 80%, в условиях свободного теплообмена с окружающим воздухом. Приводы рассчитаны присоединения к сетям переменного тока частотой 50 Гц стандартного напряжения 220 или 380 В. Допустимое отклонение напряжения от номинального – до +5,-15%.
Каждый привод из серии ПМУ представляет собой комплект, состоящий из электродвигателя (постоянного тока), блока питания с выпрямителями, магнитными усилителями и пр. и задатчика скорости.
Блоки питания и задатчики не имеют защитного кожуха или оболочек. При установке в закрытых шкафах, нишах и т.п. должны быть обеспечены такие условия теплообмена с окружающим воздухом, чтобы температура воздуха внутри шкафа или ниши вблизи блока не превышала +40˚С. Такое же требование предъявляется при установке задатчиков в закрытых пультах, нишах и т.д.
Приводы не рассчитаны для работы в химически агрессивной, взрывоопасной или токопроводящей среде, а также при периодических толчках нагрузки (изменениях момента сопротивления).
Кроме описанных выше приводов, промышленностью выпускаются приводы, предназначенные для присоединения к сетям частотой 60 Гц приводы нестандартного напряжения, для работы в условиях тропического климата и т. д.
В серию входят приводы пяти типоразмеров (габаритов) с номинальной мощностью 0,1-0,2-0,5-1-2 кВт.
Технические данные приводов серии ПМУ см. в табл.2. В этих приводах регулирование скорости осуществляется вниз от номинальной скорости вращения, изменением напряжения на якоре двигателя с помощью магнитного усилителя, работающего в системе автоматического регулирования. Структурная схема системы показана на рис.1. Переменное напряжение U~ - приложено на входе магнитного усилителя МУ. После преобразования в выпрямителе В ток поступает в обмотку якоря двигателя постоянного тока Д. Требуемое напряжение на якоре двигателя устанавливается с помощью задатчика 3. Магнитный усилитель охвачен отрицательной обратной связью по току якоря . Совместное действие этих двух обратных связей при выбранных параметрах системы достаточно близко к обратной связи по противо-э.д.с. двигателя.
В приводах серии ПМУ применяют различные схемы управления магнитным усилителем. Схема, показанная рис.2 применяется в приводах 1-3 габаритов (однофазных). В этих приводах используются две обмотки управления магнитного усилителя и . К обмотке наводятся (встречно) два напряжения – задающее и обратной связи по напряжению (с обратной полярностью). Напряжение на концах обмотки составляет
Задающее напряжение снимается с задатчика .
Изменение скорости вращения достигается перемещением движка по торцу кольца потенциометра поворотом рукоятки задатчика.
Обмотка используется для создания токовой обратной связи (положительной).
В сердечниках магнитного усилителя происходит магнитное сложение ампер-витков обеих обмоток управления.
Для расширения диапазона регулирования без нарушения устойчивости системы в схеме применяется автоматическое регулирование токовой связи в зависимости от значения задающего напряжения. Конструктивно такое значение ''зависимое регулирование'' реализуется с помощью двухсекционного задатчика специальной конструкции.
С одной из секций задатчика- потенциометра снимается задающее напряжение . Другая секция - переменное сопротивление, включаемое параллельно или последовательно с обмоткой . Сопротивление должно обеспечивать некоторую заданную зависимость тока в обмотке от задающего напряжения . Характер этой зависимости связан с параметрами магнитного усилителя, выпрямителей и двигателя; он различен для приводов разных типов и определяется экспериментально. В однофазных приводах, предназначенных для работы при относительно небольших изменениях нагрузки, либо при сокращенном диапазоне регулирования, ''зависимое регулирование'' не применяется и управление магнитным усилителем осуществляется по схеме рис.3.
В приводах 4 и 5 габаритов (трехфазных) управление магнитными усилителями осуществляется по схеме рис. 4.Вместо магнитного сложения сигналов управления в магнитном усилителе, реализованном в схеме рис.1 происходит электрическое сложение сигналов вне усилителя. Магнитный усилитель МУ имеет только одну обмотку управления, на которую подается суммарный сигнал; положительная обратная связь вводится не непосредственно по току якоря, а косвенно по переменному току на входе питания с помощью трансформатора тока Т. Схема рис.4 создает более широкие возможности для получения устойчивой системы автоматического регулирования, накладывает меньше ограничений на выбор параметров, необходимых для осуществления обратной связи по величине, достаточно близкой к противо-э.д.с. двигателя. ”Зависимое регулирование” токовой связи в этой схеме не применяется.
В некоторых партиях трехфазных приводов серии ПМУ применялась кроме указанных выше, также схема с магнитным сложением сигналов управления, как в схемах рис.2,3 и с косвенной положительной обратной связью с помощью трансформатора тока, как в схеме рис.4. Эта схема применялась как с зависимым регулированием токовой связи, так и без него.
Механические характеристики электроприводов
серии ПМУ, ПМУ- М, ПМУ-П и ПКВ.
Механические характеристики электродвигателя в регулируемом электроприводе существенно отличаются от естественной характеристики того же двигателя. Если система регулирования разомкнутая, без обратных связей, то уравнение механической характеристики привода с двигателем постоянного тока имеет вид
n=
получаемый из основных уравнений электродвигателя постоянного тока
U=I+E;
E=,
где n-скорость вращения, U- напряжение на якоре, Ф - магнитный поток возбуждения, М - вращающий момент, Р - сопротивление цепи якоря, I-ток якоря, С1 С2-постоянные, связанные с конструктивными данными двигателя.
Графически механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением изображается прямой линией, пересекающей ось ординат в точке и образующей с осью абсцисс угол α.
Здесь - скорость холостого хода двигателя.
При неизменных напряжениях на якоре и потоке возбуждения угол наклона механической характеристики, а с ним и величина перепада скоростей ∆n между двумя значениями моментов вращения (например от о,25Мн до 1,0 Мн) тем больше, чем больше сопротивление цепи якоря (кривые 1 и 2 рис.5).
С уменьшением напряжения U, приложенного к якорю угол наклона α не изменяется () но вся характеристика смещается вниз (кривые 2 и 3 рис.5). При этом абсолютное значение перепада скоростей не изменяется, но относительный перепад скоростей
растет в связи со снижением скорости.
Ослабление магнитного потока возбуждения двигателя вызывает изменение обоих членов первой части уравнения (А). Уменьшение знаменателя первого члена приводит к увеличению значения скорости холостого двигателя , а уменьшение знаменателя второго члена к увеличению угла наклона характеристики. Таким образом, перепад скоростей растет.
Применим изложенные выше соображения к приводам серии ПКВ. В этих приводах цепь якоря содержит, кремниевые вентили и обмотки силовых трансформаторов. Регулирование скорости осуществляется введением реостата в обмотку возбуждения, т.е. за счет ослабления магнитного потока. Вследствие этого перепад скоростей на механических характеристиках больше, чем при непосредственном включении двигателя в цепь постоянного тока. Но в связи с тем, что весь диапазон регулирования скорости невелик (до 1:2) и кремниевые вентили имеют малое сопротивление в прямом направлении, снижение жесткости механических характеристик невелико.
В приводах имеющих в цепи якоря магнитные усилители и селеновые выпрямители – нелинейные элементы, сопротивления которых имеет значительную величину, уравнения (А) принимает следующий вид:
где – напряжение сети (переменного тока), - индуктивное сопротивление рабочих обмоток магнитного усилителя (среднее значение), - активное сопротивление рабочих обмоток магнитного усилителя, -сопротивление селеновых выпрямителей (в направлении проводимости), -коэффициент формы тока (см. следующий раздел).
Характеристики уравнений (Б) не линейны, угол наклона их к оси абсцисс зависит от скорости и от нагрузки, а перепады скоростей значительно больше, чем при непосредственном включении двигателя в сеть постоянного тока. Несмотря на это приводы серии ПМУ, МПУ-М особенно ПМУ-П имеют механические характеристики с малыми перепадами скоростей, что достигается применением замкнутых систем регулирования с теми или иными обратными связями.
В качестве лабораторной установки используется привод ПМУ-М, принципиальная схема которого представлена на панели стенда рис.6.
Регулирование скорости вращения привода осуществляется вниз от номинальной скорости электродвигателя путем изменения напряжения на якоре, при const напряжении возбуждения. Напряжение к якорю двигателя подается от статического преобразователя переменного тока в постоянный. Для изменения выпрямленного напряжения, служат магнитные усилители, рабочие обмотки () которых включены в плечи выпрямителя 1В, выполненного для приводов серии ПМУ1М и ПМУ2М по однофазной схеме выпрямления, а для приводов серий ПМУ5М, ПМУ6М, ПМУ7М по трехфазной схеме выпрямления.
Изменение величины выпрямленного напряжения происходит за счет изменения реактивного сопротивления рабочих обмоток магнитного усилителя, величина которого определяется током нагрузки и током, протекающим в обмотке управления. Чем больше ток нагрузки и ток управления, тем меньше реактивное сопротивление рабочих обмоток, тем больше значение выпрямленного напряжения, подводимого к якорю двигателя.
Такой выпрямитель имеет большое внутреннее сопротивление, обусловленное сопротивлением рабочих обмоток магнитного усилителя и выпрямителей. Большое внутреннее сопротивление является причиной недопустимо большой погрешности привода от колебаний нагрузки, сетевого напряжений и нагрева.
С целью снижения этой погрешности в схеме привода имеются внутренняя обратная связь по току и две внешние связи: отрицательная и положительная по току. Таким образом, схема привода представляет собою замкнутую систему автоматического регулирования скорости вращения электродвигателя.
Внутренняя обратная связь по току достигается включением в плечи выпрямителя 1В рабочих обмоток () магнитного усилителя, через каждую из которых протекает однополупериодный ток, содержащий постоянную и переменную составляющие. Чем больше постоянная составляющая, тем ниже индуктивное сопротивление рабочих обмоток магнитного усилителя. Величина постоянной составляющей тем больше, чем больше ток нагрузки. Благодаря этому внутреннее сопротивление выпрямителя автоматически снижается с ростом нагрузки и наоборот.
Отрицательная обратная связь по напряжению и положительная обратная связь по току достигается питанием обмотки управления от трех источников: от задающего потенциометра Р1, якоря двигателя и трансформатора тока Тт. Результирующий ток в обмотке зависит от алгебраической суммы трех напряжений: задающего-, напряжения на якоре двигателя и напряжения токовой связи, снимаемого со сопротивления R5. Сопротивление R5 является нагрузкой выпрямителя 3В. Выпрямитель 3В включен на выходе трансформатора тока Тт. Поэтому, является функцией тока в якоре двигателя. При изменении нагрузки на валу двигателя, например, при ее увеличении ток якоря растет. В первый момент скорость вращения двигателя снижается. Это обусловлено увеличением падения напряжения на якоре и уменьшением подводимого к якорю напряжения.
После этого вступает в действие система автоматического регулирования. Так как задающее напряжение остается неизменным, а напряжение на якоре уменьшается, то разность между ними возрастает. Ток в обмотке управления (), включенной на эту разность, увеличится. Кроме того, он увеличивается благодаря действию узла токовой связи, т.к. увеличение нагрузки влечет за собой рост тока в цепи якоря, или то же самое, увеличение тока, потребляемого из сети. В результате этого на выходе выпрямителя 3В увеличивается напряжение, обеспечивающее увеличение тока в обмотке. Нарастание тока в обмотке увеличивает намагничивание сердечников магнитных усилителей, в результате чего их индуктивное сопротивление уменьшается, в итоге растет выпрямленное напряжение , компенсирующее снижение скорости вращения под влиянием увеличения нагрузки. Нарастание напряжения прекращает рост тока в обмотке и система приходит в равновесие до следующего возмущения.
Цепи обмотки возбуждения электродвигателя, обмотки смещения и обмотки управления () питаются от общего выпрямителя 2В, через трансформатор напряжения Т. На выходе выпрямителя, в качестве фильтра включен конденсатор С или дроссель Др.
Скорость вращения двигателя задается положением движка потенциометра Р (задатчика регулятора скорости),включенного последовательно с ограничительными “наладочными” сопротивлениями R1 и R2.Сопротивлением R1 задается минимальная скорость вращения, R2-максимальная. Сопротивлением R3 устанавливается напряжение возбуждения, сопротивлением R4 – ток смещения магнитного усилителя, сопротивлением R5 выбирается коэффициент усиления цепи положительной обратной связи(по току).
Блок-схема исследуемого МУ можно представить в виде рис.7 на котором приняты следующие обозначения:
П- потенциометр задания скорости с передаточной функцией W1(p)
Σ- сумматор W2(p)W3(P)
ОС- обмотка смещения МУ W7(p)
ОУ- обмотка управления МУ W4(p)
ОР- обмотка рабочая МУ W5(p)
Тр- трансформатор
Трт- трансформатор
В- выпрямитель
ИД- исполнительный двигатель W6(p)
Структурная схема МУ представлена на рис.8, на котором кроме обозначенных, выше передаточные функции
- обратной связи по напряжению двигателя,
- внутренней обратной связи по току.
Передаточные функции составных частей привода определяются
T1 - T4 - тумблер на стенде
Передаточная функция прямого тракта записывается
,
где - передаточная функция цепи рабочих обмоток с учетом внутренней положительной обратной связи (см. приложение).
Положим для простоты, что и действие этой связи аналогично ОС2, тогда примем, что она отрицательна (на самом деле здесь имеет место функциональная зависимость, т.к. , тогда передаточная функция системы с учетом обратных связей записывается
,
где ,
,
.
В установленном режиме при передаточная функция системы принимает вид
.
Табл. 1.
где U4’ напряжение U4 при размыкании силовой цепи и прежнем положении потенциометра Р1;
Табл. 2.
Табл.3.
|
об/мин |
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
|
|
об/мин |
|||||
|
А |
|||||
|
об/мин |
|||||
σ - перерегулирование;
t3 - быстродействие;
tпп - время переходного процесса;
n - число пробегов.
Табл. 4.
Перечень приборов:
Содержание отчета:
ПРИЛОЖЕНИЕ
Некоторые сведения из теории магнитных усилителей
Электропривод с МУ представляет управляемый МУ, нагрузкой которого является электродвигатель переменного или, как правило, постоянного тока. рассмотрим кратко принцип действия и особенности МУ.
В зависимости от места включения нагрузки и характеру протекающего по рабочим обмоткам тока различают отдельные дроссельные МУ и МУ с самоподмагничиванием.
Дроссельные магнитные усилители (ДМУ)
ДМУ обычно состоит из двух дросселей насыщения Др1 и Др2 (Рис. 1), каждый из которых выполнен на ферромагнитном сердечнике и имеет рабочую обмотку ωр и обмотку управления ωу, предназначенную для подмагничивания дросселя постоянным током.
Два дросселя используют для компенсации в управляющей цепи переменной составляющей напряжения основной частоты, трансформируемой из рабочей цепи. Для этого, как показано на рис. 1в, рабочие обмотки включают согласно, а обмотки управления - встречно.
Действительно, легко видеть, что любой из полупериодов напряжения питания (при идентичных сердечниках) благодаря согласному включению рабочих (первичных) обмоток и встречному включению обмоток управления (вторичных) трансформируемые в цепи управления ЭДС основной частоты оказываются в противофазе и компенсируют друг друга (для примера на рис. 1а, 1б полярности ЭДС, трансформируемых в положительный полупериод, отмечены на обмотках в кружочках).
При увеличении тока управления растет подмагничивание стальных сердечников. Вследствие насыщения уменьшаются магнитные потоки, созданные переменным током в рабочих обмотках ωр. Поэтому уменьшаются индуктивности этих обмоток и их индуктивные сопротивления, т.е.
I~=, где , Sж - сечение железа; lж - средняя длина магнитной индукции; .
Выходная характеристика МУ IH = f(Iy) имеет вид рис 1г.
Статическими параметрами МУ являются:
Коэффициент полезного действия (без учета потерь в сердечнике имея в виду, что IH = Ip) , где - мощность, выделяемая в нагрузке (полезная); - вся мощность, потребляемая от источника питания.
Отношение приращения тока в нагрузке соответствующему приращению тока управления называется коэффициентом усиления по току КI. Для рабочего режима .
Коэффициент усиления по напряжению
.
Коэффициент усиления по мощности
.
Определим некоторые динамические параметры идеального ДМУ.
С подачей управляющего сигнала Еу новый режим работы МУ устанавливается не сразу.
Период с момента подачи управляющего сигнала до достижения одним из сердечников насыщенного состояния называется временем запаздывания (ТЗ).
В дальнейшем, в переходном процессе, дроссели будут периодически насыщаться в цепи управления и в нагрузке будет появляться ток возрастающий с каждым периодом.
В случае длительность переходного процесса многим больше полупериода напряжения питания. Поэтому можно считать, что среднее значение токов iy и iн меняется не ступенчато от одного полупериода к другому, а непрерывно и цепь управления может рассматриваться как цепь из последовательно включенных активного сопротивления Ry и индуктивности Ly. Переходный процесс в такой цепи достаточно характеризуется постоянной времени .
Магнитные усилители с самоподмагничиванием (МУС)
МУС при равных условиях выгодно отличаются от дроссельных усилителей более высокими коэффициентами усиления и динамической добротностью.
Отличительная особенность МУС состоит в том, что подмагничивание постоянным магнитным полем в них осуществляется как за счет сигнала управления, так и за счет постоянной составляющей тока рабочих обмоток. Подмагничивание от рабочих обмоток происходит в результате последовательного включения с каждой из этих обмоток вентиля, обеспечивающего протекание в них однополупериодного выпрямленного тока. Так как подмагничивание имеет место и при отсутствии управляющего сигнала, подобные устройства получили название МУС.
Поскольку подмагничивание от рабочих обмоток пропорционально току нагрузки и ее действие эквивалентно работе обратной связи, МУС иногда называют МУ с внутренней обратной связью.
Свойство МУС самонасыщаться при отсутствии управляющего сигнала позволяет называть их также МУ с самонасыщением.
МУС представляет собой особый класс МУ, в которых осуществляется диодное разделение рабочих и управляющих интервалов. Физические процессы в них отличаются от процессов в ДМУ и предопределяются прежде всего характером динамического цикла перемагничивания сердечника за период питающего напряжения.
На рис. 2а приведена схема простейшего МУС на одном сердечнике с однополупериодным выходом. Индуктивность L в цепь управления включена для того, чтобы погасить в ней ток трансформации от рабочей обмотке.
МУС с однополупериодным выходом находят весьма ограниченное применение, ток как ток в нагрузке такого усилителя протекает лишь в течение одного полупериода и всегда содержит постоянную составляющую, кроме того индуктивность L обуславливает значительную инерционность.
Как уже отмечалось, из-за ряда недостатков однополупериодные схемы МУС находят ограниченное применение. Эти недостатки легко устранить в двухполупериодных МУС, схемы которых приведены на рис. 2б-г. Схемы рис. 2б-г компонуются из двух одинаковых в магнитном и электрическом отношении типовых элементов, включенных на общую нагрузку RН. Балластную индуктивность L в данном случая включать в цепь управления не требуется.
Рабочие ωр и управляющие ωу обмотки необходимо включать таким образом, чтобы взаимное направление напряженностей в рабочие полупериоды от них в каждом из дросселей было одинаковым. Другими словами, напряженность от тока управления в обоих дросселях должна всегда оказывать на сердечники одинаковое воздействие - или их намагничивать, или, наоборот, размагничивать.
В соответствии с этим требованием на схемах произведена маркировка обмоток: начало обмоток отмечены точками. Первый полупериод питающего напряжения («+», «-» - без скобок) будет рабочим для дросселя Др1, в то время, как для дросселя Др2 он является управляющим. В последующий полупериод («+», «-») режим работы дросселей меняются местами. Таким образом, дроссели Др1 и Др2 рис. 2б работают на нагрузку поочередно с полупериодным сдвигом, обеспечивая протекание в ней двухполупериодного тока. В рабочих обмотках каждого дросселя при этом протекает однополупериодный ток.
По сравнению со схемой рис. 2а в двухполупериодных МУС в нагрузке удваивается.
В двухполупериодных схемах МУС отношение сопротивления нагрузки к общему активному сопротивлению рабочей цепи () определяет коэффициент полезного действия усилителя. Вообще под КПД МУС принято понимать отношение мощности PH выделяемой в нагрузке к активной мощности Р, потребляемой рабочей цепью от источника питания.
К статическим параметрам МУС относятся коэффициенты усиления: по току, напряжению, мощности, а также коэффициент кратности изменения нагрузочного тока, характеризующий регулировочную способность усилителя. Коэффициенты усиления МУС сравнительно легко определяются через конструктивные параметры усилителя и характеристику вход-выход, построенную в координатах UH(Iy) при U~=const, RH=const.
Коэффициент усиления по току:
, где .
Коэффициент усиления по напряжению:
, здесь ry - омическое сопротивление обмотки управления.
Коэффициент усиления по мощности:
.
Крутизну KR можно определить по кривой . Однако удобнее ее находить непосредственно по характеристике UH(Iy), рассчитываемой обычно в ходе проектирования МУС (кратность изменения нагрузочного тока) определяется отношением тока нагрузки в режиме максимальной отдачи к току холостого хода:
.
Постоянная времени МУС определяется:
.
Обратные связи (ОС) в МУ.
Под обратной связью принято понимать вводимую в магнитный усилитель цепь, по которой осуществляется дополнительное подмагничивание дросселей напряженностью магнитного поля, пропорционально сигналу выхода или скорости его изменения.
ОС называют жесткими, если подмагничивание пропорционально величине выходного сигнала, и гибкими, если оно определяется скоростью изменения сигнала выхода.
ОС называют положительной, когда напряженности от цепи управления и ОС по знаку совпадают и отрицательной, если эти напряженности действуют встречно.
По способу введения на вход МУ ОС связи подразделяют на гальванические и магнитные. В гальванических ОС сигнал с входа усилителя и сигнал управления суммируются электрически. При магнитных ОС сигнал ОС поступает на отдельную обмотку - обмотку ОС, а суммирование с управляющим сигналом осуществляется через магнитные напряженности. При гальванических ОС входная цепь МУ и цепь нагрузки электрически связаны, что в практическом применении делает ее не всегда удобной.
ОС называют связью по напряжению, если она вводится от напряжения на нагрузке и связью по току, если подмагничивание осуществляется током нагрузки.
ОС с магнитным входом сигнала на вход усилителя получили преимущественное применение. Обмотка ОС, так же, как и обмотка управления, при этом располагается на сердечниках усилителя.
Так как в МУС сердечники подмагничиваются также и постоянной составляющей тока рабочих обмоток, это подмагничивание нередко рассматривают как жесткую ОС по току и называют внутренне ОС.
Жесткая ОС чаще всего используется для изменения статических параметров усилителя. Гибкая ОС функционирует лишь в переходных режимах и применяется в тех случаях, когда требуется при сохранении коэффициентов усиления существенно изменить инерционность усилителя. В частности, за счет введения положительной гибкой ОС представляется возможным уменьшить инерционность МУ в 5-15 раз.
Эффективность действия жесткой ОС принято характеризовать коэффициентом ОС. Это коэффициент пропорциональности, связывающий сигнал выхода усилителя с величиной создаваемой им напряженности подмагничивания. Так как сигнал выхода и создаваемое им подмагничивание измеряются в различных единицах, то при введении коэффициента ОС величины эти приводятся к одному параметру. В качестве параметра приведения весьма удобным является напряженность магнитного поля.
Под коэффициентом ОС принято понимать отношение напряженности подмагничивания, создаваемой обмоткой ОС к напряженности от рабочей обмотки, определяемой через среднее значение тока.
, где - магнитная напряженность подмагничивания от обмотки ОС; - магнитная напряженность от рабочей обмотки, выраженная через среднее значение тока.
Жесткие ОС в ДМУ.
На рис. 3а,б приведены схемы ДМУ с жесткими ОС по току. Маркировка обмоток в этих схемах дана применительно к случаю, когда ОС являются положительными. Из определения коэффициента ОС следует:
, где IH - приращение тока в рабочей обмотке (в нагрузке) в средних значениях; - число витков обмотки ОС; lOC, lOC - длина средней силовой линии для магнитного потока соответственно от рабочей обмотки и обмотки ОС.
Если учесть, что в схеме рис. 3а , а в схеме рис. 3б , где - коэффициент формы тока, то для этих схем не трудно установить:
, здесь КВ - коэффициент выпрямления. Он может быть найден по прямому и обратному току выпрямителя:
.
В большинстве случаев исполнения МУ и тогда .
Выражения для КОС при других видах жесткой ОС записываются аналогично.
Жесткие ОС в МУС.
Коэффициент внутренней ОС.
Самоподмагничивание в МУС эквивалентно действию жесткой ОС связи по току и поэтому может характеризоваться коэффициентом внутренней ОС:
, где - магнитная напряженность подмагничивания сердечников от рабочих обмоток; - приведенный к магнитной напряженности сигнал выхода в средних значениях.
Так как , где - постоянная составляющая тока в рабочей обмотке за период питающего напряжения; - ток выхода в средних значениях, то .
Если пренебречь активным сопротивлением вторичной полуобмотки трансформатора, то
.
Из этого выражения следует, что если сопротивление нагрузки соизмеримо с боратными сопротивлениями вентилей, то это приводит к заметному снижению .
Выражение для записано в предположении, что прямое и обратное сопротивления вентилей являются величинами постоянными. Это обстоятельство, а также принятая идеализация процессов в МУС, приводит при численном нахождении к весьма приближенным результатам.
Коэффициент внешней ОС в МУС.
Необходимость во внешней жесткой ОС в МУС возникает в тех случаях, когда требуется существенно уменьшить крутизну характеристики вход-выход или, наоборот, перевести этот усилитель в релейный режим. Примеры исполнения внешней ОС в схемах МУС приведены на рис. 3в,г.
Коэффициент внешней ОС в МУС
Полагаем, что характеристики вентилей, используемых в усилителе одинаковые, значения ωР, ωР и lС известны. Для мостовой схемы рис. в которой и коэффициент внешней ОС
Коэффициенты ОС по току, напряжению и мощности, постоянная времени и добротность соответственно определяются:
,
,
,
,