Усилители в автоматике

Усилители в автоматике

Усилителем называется устройство, применяемое для усиления входных сигналов.

Бывают: электрические и неэлектрические.

К электрическим относятся:

• 1. электрические усилители в состав входят полупроводниковые электронные приборы.
• 2. магнитные усилители, принцип действия которых основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника, который приводит к изменению величины полного сопротивления рабочей обмотки усилителя.
• 3. комбинированные усилители, представляющие собой усилители, в состав которых входят каскады, собранные по электронным схемам по схеме магнитного усилителя.
• 4. неэлектрические усилители — к ним относятся пневматические и гидравлические усилители, нашедшие широкое применение во взрыво — пожароопасных производствах (нефтеперегонные заводы, химические производства, рудники, шахты).

Основные параметры усилителей: коэффициент усиления по напряжению, току и мощности (определение в разах и децибелах); входное сопротивление усилителя; чувствительность; полоса пропускания усилителя; динамический диапазон; КПД.

Магнитные усилители Магнитным усилителем называется электромагнитное устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов, в котором используются зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов на переменном токе от величины постоянного подмагничивающего поля, созданного или изменяемого входным сигналом. Магнитные усилители являются усилителями переменного тока, а управляются сигналом постоянного тока.

Основные преимущества:

• 1. Высокая надежность.
• 2. Высокий КПД.
• 3. Высокая чувствительность.

Недостатки:

1. Большая инерционность.

Принцип действия основан на использовании явления насыщения ферромагнитного сердечника магнитного поля.

При подаче переменного напряжения питания по обоим полуобмоткам рабочей обмотки будет протекать ток, вызывающий магнитное поле в каждом сердечнике, а также степень его намагниченности, которая будет определять величину магнитной проницаемости сердечника. Индуктивность дросселя (1 и 2 полуобмотки) определяется по формуле:

Lдр=.

Где — число витков,.

— сечение сердечника,.

— магнитная проницаемость,.

— длина средней силовой линии.

Индуктивное сопротивление дросселя:

т. к индуктивность дросселя зависит от магнитной проницаемости, то в ненасыщенном состоянии сердечник будет обладать большой магнитной проницаемостью, следовательно индуктивность дросселя будет большая, а также индуктивное сопротивление будет большое, что вызовет в рабочей обмотке протекание малого начального тока. При подаче на управляющую обмотку напряжения управления, которое вызовет управляющий ток в обмотке управления и вызывающее общее магнитное поле обоих сердечников, причем в правом сердечнике оно противоположно вектору поля рабочей обмотки, а в левом совпадает с ним, что приводит к насыщению левого сердечника, а следовательно к резкому падению магнитной проницаемости в нем, индуктивности обмотки и индуктивного сопротивления.

Ток в рабочей обмотке увеличивается и определяется как отношение приложенного напряжения к полному сопротивлению дросселя и приемника и численно будет равен:

При смене полярности управляющего напряжения направление вектора магнитного поля управляющей обмотки изменяется на противоположное. При этом будет насыщаться правый сердечник. Усиление усилителя будет происходить за счет уменьшения сопротивления обмотки правого сердечника. Статическая характеристика будет проходить во втором квадрате при отрицательных токах управления симметрично характеристике в первом квадрате.

усилитель автоматика гидравлический магнитный Усилители широко применяются как усилители высокой чувствительности малой и средней мощности в системах автоматического управления и регулирования.

Неэлектрические усилители.

1. Пневматические усилители:

2. Гидравлический усилитель.

Пневматический применяется в автомобильном, пассажирском транспорте, а также по взрывои пожароопасных производствах (типа сопло-заслонка) Состоит из входной и рабочей камеры, заслонки, мембраны связанной со штоком.

Входной сигнал подается на заслонку. Если он отсутствует, то воздух через входную камеру проходит через сопло наружу. Если на заслонку подать входной сигнал, заслонка будет прикрывать сопло, давление во входной камере будет возрастать, что вызовет увеличение давления в рабочей камере, которое будет воздействовать на мембрану значительно большей площади чем сечение входной камеры, что вызовет увеличение давления на шток во столько раз, во сколько площадь мембраны больше сечения входной камеры. Шток будет двигаться вниз.

Гидравлический усилитель со встроенной трубкой.

Основные параметры:

Коэффициент усиления: показывает, во сколько раз U (I, R) сигнала на выходе больше, чем на входе.

KДб=20Lg Uвых/Uвх= 20 LgK K= Uвых/Uвх.

KpДб= 10Lg Pвых/Pвх.

2. Входное сопротивление усилителя Rвх=Uвых/Iвх Выходное сопротивление определяют между выходными зажимами при отключенном сопротивлении нагрузки.

• 3. Чувствительность.
• 4. Полоса пропускания — наз. на обм. частот, в которой коэф. усиления изменяется не больше, чем это допустимо по тех. условиям.
• 5. Динамический диапазон — отношение амплитуд наиболее сильного и наиболее слабого сигналов на входе усилителя

D = 20Lg Uвх max/Uвх min.

6. КПД = P вых/ %.

потребляемая усилителем от всех источников питания.