Магнитного усилителя

Длительное скольжение во фрикционных муфтах привело бы к большому износу поверхностей трения. Поэтому в случаях необходимости длительного скольжения применяют муфты, основанные на использовании в качестве передаточного звена жидкости (гидродинамические муфты) или на использовании сил магнитного взаимодействия (электромагнитные вихревые муфты скольжения).

Эффекты магнитострикции и магнитного взаимодействия позволяют возбуждать акустические волны как в ферромагнитных металлах, так и в магнитодиэлектриках. Электродинамический эффект позволяет возбуждать акустические волны в любых токопро-водящих материалах. В ферромагнитных металлах, например в железе, действуют одновременно все три эффекта, поэтому работу ЭМА преобразователей рассматривают в целом.

Между полюсами магнита поле направлено вдоль поверхности ОК. Если часть катушки с током расположить над этим участком* то возбудится продольная L-волна. В ферромагнитных материалах (по сравнению с неферромагнитными) продольные волны возбуждаются хуже, чем поперечные. Это объясняется тем, что силы электродинамического и магнитного взаимодействия направлены в противоположные стороны и частично компенсируют друг друга.

Эффекты магнитострикции и магнитного взаимодействия позволяют возбуждать продольные ультразвуковые волны как в ферромагнитных металлах, так и в магнитодиэлектриках. При определенной взаимной ориентации поля подмагничивания и переменного поля эффект магнитострикции может обеспечить возбуждение поперечных волн. Электродинамический эффект обусловливает возбуждение волн разных типов в любых токопро-водящих материалах. В ферромагнитных металлах, например в железе, наблюдаются одновременно все три эффекта, поэтому работу ЭМА-преобразователей, использующих все три эффекта, рассматривают в целом.

В ферромагнитных материалах (например в стали) продольные волны возбуждаются хуже, чем поперечные. Это объясняется тем, что силы электродинамического и магнитного взаимодействия направлены в противоположные стороны и частично компенсируют друг друга.

Атомы элементов, обладающих ферромагнитными св-вами, имеют внутренние незаполненные электронные слои, а также отношение диаметра атома в кристаллич. решетке к диаметру незаполненного слоя, больше 1,5. При этих условиях в результате сил т. н. обменного взаимодействия спины электронов стремятся установиться параллельно. Однако между электронами имеется также и магнитное взаимодействие, препятствующее параллельному расположению электронных спинов, В результате взаимно противоположного действия сил магнитного и обменного взаимодействия в кристалле ферромагнитных тел возникают области — домены объемом 10~в — 10~8 см3, внутри каждого домена имеет место созданная обменным взаимодействием самопроизвольная намагниченность. Под влиянием магнитного взаимодействия направления намагниченности соседних доменов различны. Поэтому, если ферромагнитное тело не подвергалось намагничиванию, домены в нем располагаются так,

В машинах с электромагнитным силовозбуждением колебания нагружаемой системы вызываются периодическими эдектро-' магнитными силами притяжения, величина которых зависит от силы тока, проходящего через катушку электромагнита возбудителя. Следовательно, для программирования задаваемых образцу нагрузок достаточно соответствующим образом программировать напряжение переменного тока, питающего возбудитель. Практически осуществить это нетрудно. Поскольку продолжительность изменения силы тока может быть небольшой, время переключения режима испытаний зависит главным образом от добротности колебательной системы и величины колеблющихся масс (некоторые экспериментальные данные по этому вбпросу приведены в гл. VII). При составлении испытательной программы в машинах с электромагнитным силовозбуждением необходимо иметь в виду, что сила магнитного взаимодействия (в случае системы с одним электромагнитом) меняется. нелинейно с изменением зазора между полюсами электромагнита и якорем, поэтому программа изменения силы питающего тока не вполне соответствует программе изменения напряженности образца.

Отличительная особенность машин для испытания на изгиб вращающихся образцов состоит в том, что в этих машинах колебания не возбуждаются, а переменные напряжения создаются путем приложения к нагружаемой системе статического усилия (например, веса гирь, натяжения пружины, магнитного взаимодействия и т. д.). Это создает весьма благоприятные условия для программирования напряжений, так как изменение режима испытаний достигается в них без перестройки режима колебаний всей системы и не требует большой затраты времени. Вместе с тем. эффективность возбуждения в таких машинах сравнительно невелика, поэтому при испытании крупных образцов приходится программировать усилия значительной величины, что усложняет конструкцию программного механизма, а иногда требует увеличения затраты времени на переключение режима испытаний.

2. Приспособление для регистрации крутящего момента (фиг. 198). Статор мотора 7, приводящего во вращение образец, имеет возможность свободно поворачиваться в подшипниках относительно оси вращения ротора и является маятниковым измерителем. Нижняя часть имеет массу 2. Крутящий момент измеряется по углу отклонения статора от определённого положения. Поворот статора на некоторый угол происходит при изменении сопротивления на валу якоря, вызывающего соответственное изменение силы тока и магнитного взаимодействия между ро-

Помимо числа Гартмана обычно вводят безразмерный критерий, называемый параметром магнитного взаимодействия, или числом Стюарта. Он характеризует порядок отношения электромагнитной силы к силе инерции. Его можно представить как комбинацию двух ранее введенных критериев:

По мнению Петра, таинственные силы, заставляющие магнит притягивать железо, родственны тем, которые заставляют небесные тела двигаться по круговым орбитам вокруг земли 2. Следовательно, если дать магниту возможность двигаться по кругу и не мешать ему, то он при соответствующей конструкции реализует эту возможность. Насколько можно судить по схеме, двигатель состоит из двух частей — подвижной и неподвижной. Подвижная часть — это стержень, на одном (внешнем) конце которого закреплен магнит, а другой (внутренний) насажен на неподвижную центральную ось (axis). Таким образом, стержень может двигаться по окружности подобно стрелке часов. Неподвижная часть представляет собой два кольца — наружное а и внутреннее Ь, между которыми находится магнитный материал с внутренней поверхностью в форме косых зубцов. На подвижном магните, установленном на стержне, написано «северный полюс» (pol. septentrionalis), на магнитном кольце — «южный полюс» (pol. meridianus). Отметим, кстати, что Перегрин первый установил два вида магнитного взаимодействия — притяжение и отталкивание и ввел обозначения полюсов магнита — северный и южный.

Схема магнитного усилителя: и„ - напряжение питания; U/ - напряжение управления; RH - нагрузка; Wp - первичные обмотки; W^ - обмотки управления

(МУ-Д) — система управления частотой вращения электродвигателя с помощью магнитного усилителя (МУ). Мощность, отдаваемая МУ электродвигателю, меняется в зависимости от степени насыщения магнитного сердечника. МУ—Д применяют гл. обр. в следящих системах. Осн. особенности: малая мощность управления (доли Вт); практически мгновенная готовность, обусловл. отсутствием элементов управления, требующих предварит, нагрева; высокие надёжность и помехоустойчивость. Осн. недостаток системы — запаздывание выходного сигнала управления, обусловл. индуктивностью МУ.

Схема магнитного усилителя: (7П — напряжение питания; [/у — напряжение управления; Дн — нагрузка; Wp — первичные обмотки; W — обмотки управления

Принципиальная схема защитной установки с регулированием потенциала, оборудованного магнитными усилителями, показана на рис. 9.4. На потенциометр устанавливается выбранное значение потенциала как заданная величина. С этим значением сопоставляется фактическое напряжение, соответствующее напряжению между управляющим электродом и защищаемым сооружением (см. также рис. 20.13). Разность заданного и фактического напряжений управляет первым каскадом магнитного усилителя, который при помощи второго каскада (конечной ступени) магнитного усилителя настраивает первичное переменное напряжение для выпрямительного трансформатора. Благодаря этому, если потенциал защищаемого сооружения отклоняется в ту или иную сторону от заданного значения, то напряже- ' ние на выходе защитной установки повышается или понижается и соответственно изменяется и защитный ток. Время настройки составляет около 0,1—0,3 с. Управляющий ток равен примерно 50 мкА. В соответст- J вии с такой нагрузкой управляющий электрод должен быть достаточно низкоомным и мало поляризуемым.

Рис. 9.4. Принципиальная схема установки катодной защиты с регулируемым потенциалом; 1—вспомогательное напряжение; 2 — заданное значение потенциала; 3~ предварительный каскад магнитного усилителя; 4 — фактическое значение потенциала; 5 — силовой каскад магнитного усилителя; 6 — выходной трансформатор преобразователя (выпрямителя); 7 — защищаемый трубопровод; 8 — управляющий электрод; 9™ рельс или анодный заземлитель

Станция размещена в металлическом ящике и состоит из силового трансформатора мощностью 1 квт, магнитного усилителя, 4 германиевых вентилей типа ВГ50, усилителя постоянного тока, клемм и соединительных проводов.

Приведенные данные позволяют выявить физический смысл мощности искажений, заключающийся в том, что при комплексной или чисто активной нагрузке наличие нелинейного элемента (тиристоров или магнитного усилителя) способствует такой деформации кривой тока, при которой имеет место увеличенный фазовый сдвиг у между напряжением и током эквивалентной синусоиды по сравнению с фазовым сдвигом <р, характерным для синусо-82 идального напряжения, приложенного непосредственно к нагрузке.

На входе ЭМУ жесткая отрицательная связь по току якорной цепи и гибкая отрицательная обратная связь по э.д.с. генератора в переходных процессах действует постоянно. На входе магнитного усилителя (МУ) обрат-

Специфика работы магнитного усилителя в качестве ШИМ импульсного стабилизатора (особенно компенсационно-параметрического) выдвигает ряд дополнительных требований к точности анализа магнитного усилителя. В данном качестве зависимость у от напряжения питания и частоты становится столь же важной, как зависимость у от сигнала управления. При рассмотрении этих зависимостей некоторые из допущений, принимаемых при выводе соотношений, характеризующих усилительные свойства магнитного усилителя, приводят к результатам, существенно отличающимся от результатов эксперимента.

Рассмотрим рабочий интервал работы магнитного усилителя с транзисторным ключом (рис. 3). В рабочем интервале процесс в цепи нагрузки описывается при помощи уравнения

Это дает основание полагать, что преимущественное влияние на работу магнитного усилителя в управляющем интервале оказывает вязкость, а не вихревые токи.