Электромагнитные управляемые аппараты

После изучения материала данной главы студент должен:

знать

• • преимущества, недостатки и области применения электромагнитных ключей;
• • принцип действия и свойства дросселей насыщения без подмагничивания;
• • принцип действия и свойства дросселей насыщения с подмагничиванием;
• • принцип действия и свойства управляемых реакторов в системах электроснабжения;

уметь

• • анализировать схемы с электромагнитными ключами;
• • обосновывать применение устройств с электромагнитными ключами;
• • определять параметры электромагнитных компонентов;

владеть

• • терминологией по электромагнитным компонентам;
• • методами анализа и моделирования электрических схем с электромагнитными нелинейными элементами;
• • навыками поиска информации о характеристиках аппаратов с электромагнитными компонентами, в том числе с использованием Интернета.

Ключевые термины: дроссель насыщения; магнитный ключ; магнитный усилитель; управляемый реактор.

Общие сведения об электромагнитных статических аппаратах

Электронные аппараты входят в состав более общего класса устройств — «статических аппаратов», включающих и аппараты на базе электромагнитных компонентов. Принцип действия электромагнитных статических аппаратов основан на использовании явно выраженной нелинейности кривой намагничивания некоторых магнитных материалов, что позволяет создавать реакторы (дроссели) с изменяемой индуктивностью. Изменение индуктивности может быть вызвано действием источников напряжения или тока электрической цепи, в которую включено электромагнитное устройство, или действием напряжения (тока) отдельной цепи, называемой управляющей. В простейшем управляемом дросселе (с одной обмоткой) при подключении к источнику переменного напряжения происходит периодический процесс изменения индукции в магнитонроводе вплоть до его насыщения. Дроссель, работающий в таком режиме, называется дросселем насыщения (ДН).

До появления полупроводниковых приборов электромагнитные статические аппараты, в первую очередь регуляторы и аппараты автоматики, широко применялись в различных областях техники. В частности, на основе ДН выпускались:

• — датчики систем управления различных технических устройств;
• — усилители электрических сигналов;
• — реле электрических цепей;
• — регуляторы напряжения и тока;
• — регуляторы частоты генераторов сигналов и др.

В настоящее время, несмотря на безусловное в целом превосходство электронных аппаратов, сохранились рациональные области применения электромагнитных статических аппаратов вследствие их высокой надежности и стойкости к электромагнитным помехам и излучениям. Следует также отметить, что использование ДН в качестве ключей для импульсного регулирования позволяет значительно повысить КПД за счет малой величины падения напряжения на них при насыщении магнитопровода. В последние годы возрос интерес к применению в энергетике шунтирующих управляемых реакторов для управления потоками энергии в линиях электропередачи. Это также обусловлено их высокой надежностью и стойкостью к перенапряжениям и кратковременным перегрузкам.

Рассмотрим более подробно основные разновидности ДН и шунтирующих реакторов.