Μαγνητικοί ενισχυτές σε μηχανήματα κοπής μετάλλων

Ο μαγνητικός ενισχυτής αλλάζει το ηλεκτρικό κύκλωμα αλλάζοντας την επαγωγική ηλεκτρική αντίστασή του εντός ευρέων ορίων, η τιμή των οποίων εξαρτάται από τον βαθμό κορεσμού του μαγνητικού κυκλώματος.

Οι μαγνητικοί ενισχυτές χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρικές κινήσεις μηχανών κοπής μετάλλων λόγω της αξιοπιστίας και της μεγάλης διάρκειας ζωής τους (θεωρείται ένα από τα πιο αξιόπιστα στοιχεία των συστημάτων αυτοματισμού), της απουσίας κινητών μερών, της δυνατότητας εκτέλεσης μαγνητικής ενισχυτές με ισχύ από κλάσματα watt έως εκατοντάδες κιλοβάτ, υψηλή αντοχή και ανθεκτικότητα όσον αφορά τους κραδασμούς και το κρουστικό φορτίο. Επιπλέον, χάρη στους μαγνητικούς ενισχυτές, είναι δυνατή η εύκολη άθροιση των σημάτων. Έχουν υψηλό κέρδος. Στους μαγνητικούς ενισχυτές, δεν υπάρχει ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ των κυκλωμάτων εισόδου και εξόδου.

Η αρχή λειτουργίας του μαγνητικού ενισχυτή βασίζεται στη χρήση της μη γραμμικότητας της καμπύλης μαγνήτισης ενός σιδηρομαγνητικού υλικού.Όταν μαγνητίζεται το DC, ο πυρήνας του ενισχυτή κορεστεί και η αυτεπαγωγή των πηνίων AC λειτουργίας του ενισχυτή μειώνεται. Οι περιελίξεις λειτουργίας συνδέονται συνήθως σε σειρά με το φορτίο. Επομένως, η τάση που εφαρμόζεται στις περιελίξεις λειτουργίας του ενισχυτή τη στιγμή του κορεσμού πριν κορεσθεί ο πυρήνας εφαρμόζεται στο φορτίο.

Το ρεύμα φορτίου ελέγχεται μεταβάλλοντας το ρεύμα στο πηνίο πόλωσης του μαγνητικού ενισχυτή. Το πηνίο πόλωσης χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της αρχικής πόλωσης που απαιτείται για την αλλαγή του ρεύματος στο φορτίο με διαφορετικούς τρόπους ανάλογα με το πρόσημο της πολικότητας του σήματος ελέγχου, καθώς και για την επιλογή ενός σημείου στο ευθύγραμμο τμήμα του χαρακτηριστικού. Το πηνίο ανάδρασης έχει σχεδιαστεί για να αποκτά το απαιτούμενο σχήμα των χαρακτηριστικών εξόδου.

Δομικά, ο μαγνητικός ενισχυτής είναι ένας πυρήνας κατασκευασμένος από φύλλο σιδηρομαγνητικού υλικού πάνω στο οποίο τυλίγονται πηνία AC και DC. Για την εξάλειψη των παρεμβολών, π.χ. και τα λοιπά. γ. Κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος πηνίων συνεχούς ρεύματος Τα πηνία AC τυλίγονται χωριστά στον πυρήνα και τα πηνία συνεχούς ρεύματος καλύπτουν και τους δύο πυρήνες.

Σχέδιο του απλούστερου μαγνητικού ενισχυτή

Ένας μαγνητικός ενισχυτής μπορεί να έχει πολλά πηνία ελέγχου. Σε αυτήν την περίπτωση, στον τρόπο λειτουργίας, το ρεύμα στο φορτίο θα καθοριστεί από το συνολικό ρεύμα ελέγχου. Δηλαδή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αθροιστής άσχετων ηλεκτρικών σημάτων (αθροίζονται τα μόνιμα σήματα).

Οι μαγνητικοί ενισχυτές μπορούν να είναι και αντιστρεπτικοί και αναστροφικοί. Στους μη αναστρέψιμους μαγνητικούς ενισχυτές, μια αλλαγή στην πολικότητα του σήματος ελέγχου δεν προκαλεί αλλαγή στη φάση και το πρόσημο του ρεύματος φορτίου.

Οι πυρήνες των μαγνητικών ενισχυτών είναι κατασκευασμένοι τόσο από χάλυβα μετασχηματιστή όσο και από περμαλοειδές, και ο χάλυβας μετασχηματιστή χρησιμοποιείται όταν η ισχύς του μαγνητικού ενισχυτή είναι μεγαλύτερη από 1 W. Το μέγεθος της μαγνητικής επαγωγής στον χαλύβδινο πυρήνα του μετασχηματιστή φτάνει τα 0,8 — 1 . 0 T. Ο συντελεστής ενίσχυσης τέτοιων μαγνητικών ενισχυτών κυμαίνεται από 10 έως 1000.

Το Permalloy χρησιμοποιείται σε μαγνητικούς ενισχυτές των οποίων η ισχύς είναι μικρότερη από 1 V. Ορθογώνιος χαρακτήρας βρόχους υστέρησης για το permaloy επιτρέπει να έχετε κέρδος από 1000 έως 10.000 και περισσότερο.

Ο πυρήνας του μαγνητικού ενισχυτή φορτώνεται από ξεχωριστές πλάκες, όπως πυρήνες τσοκ ή μετασχηματιστών. Οι μαγνητικοί ενισχυτές που βασίζονται σε σπειροειδή πυρήνες έχουν αποκτήσει ευρεία διανομή, οι οποίοι, παρά τις τεχνολογικές δυσκολίες στην παραγωγή τους, έχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα, το πρώτο εκ των οποίων είναι η απουσία κενών αέρα, η οποία βελτιώνει τα χαρακτηριστικά του μαγνητικού ενισχυτή.

Τα ακόλουθα σχήματα μαγνητικών ενισχυτών είναι ευρέως διαδεδομένα: μονοφασικοί και ωθούμενοι, αναστρέψιμοι και μη αναστρέψιμοι, μονοφασικοί και πολυφασικοί.

Σε μηχανές κοπής μετάλλων (και όχι μόνο κοπής μετάλλων), μπορείτε να βρείτε μια πολύ μεγάλη ποικιλία σχεδίων μαγνητικών ενισχυτών: μονοφασική σειρά UM-1P, τριφασική σειρά UM-ZP συναρμολογημένη σε έξι πυρήνες σχήματος U. από χάλυβα E310, μονοφασικής σειράς TUM σε σπειροειδή πυρήνα, μπλοκ μαγνητικούς ενισχυτές της σειράς BD, που περιέχουν, εκτός από μαγνητικούς ενισχυτές, μετασχηματιστές υποβάθμισης, διόδους και αντιστάσεις συναρμολογημένες σε ένα πάνελ. Τα συστήματα ηλεκτροκίνησης μπορούν να κατασκευαστούν σε οποιονδήποτε ενισχυτή αυτής της σειράς.

Κύκλωμα περιέλιξης του μαγνητικού ενισχυτή UM-1P

Επιπλέον, πλήρεις μονάδες δίσκου με μαγνητικούς ενισχυτές και κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται συχνά σε διάφορες μηχανές κοπής μετάλλων, για παράδειγμα, μια πολύ κοινή μονάδα δίσκου με μαγνητικούς ενισχυτές PMU. Αλλά σίγουρα θα το συζητήσουμε την επόμενη φορά. Επιπλέον, στην επόμενη ανάρτηση θα εστιάσουμε στις μεθόδους συντονισμού μαγνητικών ενισχυτών και θα θίξουμε μια σειρά από άλλα θέματα που ενδιαφέρουν όποιον συναντά ή θα αντιμετωπίσει συνεχώς στο μέλλον όταν εργάζεται με μαγνητικούς ενισχυτές.

Πλήρεις ηλεκτροκινητήρες με μαγνητικούς ενισχυτές

Παρά το γεγονός ότι οι στατικοί μετατροπείς (θυρίστορ, τρανζίστορ ισχύος, Ενότητες IGBT), στις βιομηχανικές μας εγκαταστάσεις εξακολουθεί να είναι πολύ συνηθισμένο να βλέπουμε ηλεκτρικούς κινητήρες και γεννήτριες DC να λειτουργούν σε συνδυασμό με μαγνητικούς ενισχυτές.

Οι μαγνητικοί ενισχυτές χρησιμοποιήθηκαν ευρύτερα σε βιομηχανικό εξοπλισμό τη δεκαετία του 1950. Γενικά, στην εποχή της τεχνολογίας ημιαγωγών, υπάρχει η ακόλουθη τάση - η ασύγχρονη και σύγχρονη (για υψηλή ισχύ) μετάδοση κίνησης χρησιμοποιείται σε μη ρυθμιζόμενη ηλεκτρική κίνηση και συσκευή DC με ηλεκτρική ή στατική (ανορθωτής θυρότρον ή υδραργύρου, μαγνητικός ενισχυτής) για ελεγχόμενη.

Επί του παρόντος, πιο συχνά σε εγχώριες επιχειρήσεις στα σχέδια ηλεκτρικού εξοπλισμού μηχανών κοπής μετάλλων, μηχανημάτων και εγκαταστάσεων, είναι δυνατό να βρεθούν πλήρεις ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος με μαγνητικούς ενισχυτές της σειράς PMU.

PMU — κίνηση με μαγνητικούς ενισχυτές και ανορθωτές σεληνίου. Το εύρος ρύθμισης ταχύτητας κινητήρα είναι 10: 1. Η ρύθμιση γίνεται αλλάζοντας την τάση οπλισμού από την ονομαστική ταχύτητα κινητήρα.Αυτόματο σύστημα ελέγχου με ηλεκτρονική ανάδραση. d s. κινητήρας, χωρίς ταχογεννήτρια και ενδιάμεσο ενισχυτή. Ισχύς κίνησης από 0,1 έως 2 kW. Ο ηλεκτροκινητήρας έχει σχεδιαστεί για τάση εξόδου ανορθωμένης γέφυρας 340 έως 380 V. Για να ληφθούν αρκετά άκαμπτα χαρακτηριστικά κίνησης, εισάγονται στο κύκλωμα αρνητικές ανατροφοδοτήσεις ρεύματος και τάσης.

Κάθε μονάδα δίσκου σειράς PMU είναι ένα σετ που αποτελείται από μια μονάδα τροφοδοσίας ισχύος, ανορθωτές, μαγνητικούς ενισχυτές, έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος και έναν ελεγκτή ταχύτητας.

Η μονάδα δίσκου λειτουργεί ως εξής. Η τάση που εφαρμόζεται στον κινητήρα ακολουθεί αυτόματα το σήμα ανάλογα με την αλλαγή στην ταχύτητά του. Καθώς οι στροφές του κινητήρα μειώνονται, η τάση αυξάνεται και αντίστροφα: η τάση διατηρεί την τιμή της ταχύτητας με δεδομένη ακρίβεια, ανεξάρτητα από την αλλαγή φορτίου και άλλους ενοχλητικούς παράγοντες.

Η επίδραση διαφόρων ενοχλητικών παραγόντων στην ταχύτητα περιστροφής αντισταθμίζει την αντιδραστικότητα του πηνίου εργασίας του μαγνητικού ενισχυτή: καθώς αυξάνεται το φορτίο, αυξάνεται το ρεύμα στον οπλισμό, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της αντίστασης του πηνίου εργασίας του μαγνητικός ενισχυτής. Λόγω της μείωσης της αντίστασης του πηνίου εργασίας, η τάση στον οπλισμό του κινητήρα αυξάνεται, το ρεύμα στις περιελίξεις αυξάνεται, γεγονός που μειώνει περαιτέρω την αντίσταση των περιελίξεων του ενισχυτή εργασίας. Ως αποτέλεσμα της γενικής μείωσης της αντίστασης του πηνίου εργασίας, η τάση στον οπλισμό του κινητήρα αυξάνεται, γεγονός που αντισταθμίζει τη μείωση των στροφών του κινητήρα. Η απαιτούμενη ταχύτητα κινητήρα ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας το σημείο ρύθμισης P και τις αντιστάσεις R1 — R4.

Το PMU-M είναι παρόμοιο με τη σειρά PMU, αλλά οι μαγνητικοί ενισχυτές συναρμολογούνται σε πυρήνες σχήματος U. Ισχύς κίνησης PMU-M από 0,1 έως 7 kW.

Συσκευή PMU-M

Οι ηλεκτροκινητήρες της σειράς PMU-M χρησιμοποιούν ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου ταχύτητας με ανάδραση τάσης και ρεύματος οπλισμού κινητήρα. Ο μαγνητικός ενισχυτής έχει δύο σετ πηνίων ελέγχου. Ένα ρεύμα ελέγχου ρέει μέσα από ένα από αυτά, το οποίο είναι το αλγεβρικό άθροισμα του ρεύματος σημείου ρύθμισης και των ρευμάτων ανάδρασης, και το άλλο (πηνίο πόλωσης) χρησιμεύει για την επιλογή του σημείου λειτουργίας του ευθύγραμμου τμήματος του χαρακτηριστικού του μαγνητικού ενισχυτή.

Για προστασία από απαράδεκτα υψηλές τιμές ρεύματος οπλισμού, οι δίσκοι PMU-M μεγέθη 8 έως 11 είναι εξοπλισμένοι με περιοριστή ρεύματος. Όταν το ρεύμα του οπλισμού υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες τιμές, ενεργοποιείται το ρελέ υπερέντασης, η ανοιχτή επαφή του ανοίγει και διακόπτει το κύκλωμα τροφοδοσίας του πηνίου ελέγχου. Καθώς το πηνίο πόλωσης παραμένει κλειστό, ο μαγνητικός ενισχυτής απενεργοποιείται και το ρεύμα οπλισμού μειώνεται. Η λειτουργία του κυκλώματος μετάδοσης κίνησης PMU-M είναι παρόμοια με τη λειτουργία του κυκλώματος μετάδοσης κίνησης PMU.

PMU -P — κινεί με αυξημένη ακρίβεια και εκτεταμένο εύρος ελέγχου 100: 1. Αυτόματο σύστημα ελέγχου με ανάδραση για τη συχνότητα περιστροφής, το οποίο πραγματοποιείται με τη χρήση ταχογεννήτριας και ενδιάμεσου ενισχυτή ημιαγωγών. Η ταχύτητα του κινητήρα ρυθμίζεται μεταβάλλοντας την τάση του οπλισμού.

Παρεμπιπτόντως, οι μαγνητικοί ενισχυτές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη ρύθμιση της τάσης στους ακροδέκτες του ασύγχρονου κινητήρα, καθώς και για εκκινητές χωρίς επαφή.

Σύστημα κινητήρα με μαγνητικό ενισχυτή-επαγωγή