Магнитный усилитель

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные понятия и определения телемеханики

Издание с Изменением №1, утвержденным в июне 1987 г. (ИУС 11-87).

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10 ноября 1982 г. №4250 дата введения установлена с 01.01.84

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области телемеханики.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается.

Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных их краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты стандартизованных терминов на немецком (D), английском (Е) и французском (F) языках.

В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском языке и их иностранных эквивалентов.

В стандарте имеется справочное приложение, содержащее термины и определения понятий, используемых для пояснения содержания стандарта.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткие формы - светлым.

2. Основные виды автоматизации

Автоматизация - одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций.

Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался не механизированным (ручным). В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации.

Автоматизируются:

· производственные процессы;

· проектирование;

· организация, планирование и управление;

· научные исследования;

· обучение;

· бизнес-процессы;

· и другие сферы человеческой деятельности.

Автоматизация позволяет повысить производительность труда, улучшить качество продукции, оптимизировать процессы управления, отстранить человека от производств, опасных для здоровья. Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи. В состав систем автоматизации входят датчики (сенсоры), устройства ввода, управляющие устройства (контроллеры), исполнительные устройства, устройства вывода, компьютеры. Применяемые методы вычислений иногда копируют нервные и мыслительные функции человека. Весь этот комплекс средств обычно называют системами.

Основные виды систем автоматизации:

· автоматизированная система планирования (АСП),

· автоматизированная система научных исследований (АСНИ),

· система автоматизированного проектирования (САПР),

· автоматизированный экспериментальный комплекс (АЭК),

· гибкое автоматизированное производство (ГАП) и автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП),

· автоматизированная система управления эксплуатацией (АСУ) и система автоматического управления (САУ).

Основная тенденция развития систем автоматизации идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. Роль человека заключается в подготовке исходных данных, выборе алгоритма (метода решения) и анализе полученных результатов. Также в подобных системах предусматривается постепенно наращиваемая защита от нестандартных событий (аварий) или способы их обхода (с точки зрения науки катастроф это не одно и то же).

Однако присутствие в решаемых задачах эвристических или сложно программируемых процедур объясняет широкое распространение автоматизированных систем (также, в зависимости от терминологии некоторых исследований, - полуавтоматических систем). Здесь человек участвует в процессе решения, например, управляя им, вводя промежуточные данные. В таких случаях принципиально экономят на защите от редких и сложных нестандартных событий, отводя её роль человеку.

На степень автоматизации влияют вероятность и разнообразность нестандартных событий (аварий), продолжительность времени, отведенного на решение задачи, и её вид - типовая или нет. Так, при срочном поиске решения нестандартной задачи следует полагаться только на самого себя.

Автоматический контроль включает в себя процессы:

измерения контролируемой величины;

сравнение текущего значения с заданным;

сигнализация о выходе за допустимые пределы.

Простейшие системы контроля:

контроль силы тока в обмотке чего-либо;

контроль давления в компрессоре;

контроль уровня зерна в бункере и т.п.

Однако современные системы могут использовать и более сложные алгоритмы контроля.

Пример: работа системы контроля глубины вспашки. Если бы оператор при каждом отклонении измеренной глубины вспашки производил остановку и переналадку агрегата, то вспашка была бы не возможна.

Поэтому современные системы работают следующим образом. Производится 30…50 последовательных измерений глубины вспашки. Если более 70% измерений не выходит за допустимые пределы, то качество вспашки считается удовлетворительным и сигнала оператору не подается. Если указанное требование не выполняется, то в кабине загорается лампочка определенного цвета, указывающая на отклонение глубины (вверх или вниз). В этом случае требуется остановить агрегат и перенастроить плуг. Таким образом, система обеспечивает такую вспашку, при которой 70% поля будут вспаханы в соответствии с агротребованиями. Более точное выполнение заданного агротехнического допуска (например, 80%) обеспечивается соответствующей настройкой бортового вычислительного устройства. Однако стремление к очень высокой точности приведет к неработоспособности агрегата, т. к. оператору придется очень часто останавливать агрегат для переналадки.

Автоматическая защита

Автоматическая защита предназначена для защиты оборудования от ненормальных (аварийных) режимов. Система защиты при обнаружении ненормального режима может либо отключать оборудование и останавливать технологический процесс (что нежелательно), либо ликвидировать ненормальный режим и возобновлять протекание процесса.

Простейшие системы защиты: защита плавкими предохранителями электроустановок, защита сосудов, работающих под давлением, аварийными клапанами и т.п.

Однако в современных установках могут применяться и более сложные алгоритмы функционирования устройств защиты.

Такими примерами являются:

система контроля и повторного зажигания пламени в топке теплогенератора;

система повторного автоматического включения линий электропередач при обнаружении режима короткого замыкания.

Автоматическое управление включает в себя комплекс технических средств и методов по управлению объектами без участия человека: включение и отключение оборудования, обеспечение его безаварийной работы, соблюдение оптимальных параметров технологических процессов и т.п. Разновидностью автоматического управления является автоматическое регулирование, под которым понимают процесс автоматического поддержания какого-либо параметра на заданном уровне или изменение его по определенным зависимостям от других параметров.

Уровни автоматизации

По полноте автоматизации различают:

частичную автоматизацию, когда автоматизированы лишь отдельные процессы (например, автоматизирован пуск электродвигателя, но после пуска процесс протекает при ручном управлении);

комплексную автоматизацию, когда автоматизированы все технологические процессы, но оператор осуществляет настройку режимов работы системы управления и оборудования, согласованность действий между процессами и т.п. В таких системах оператор сохраняется;

полную автоматизацию, кода технологический процесс протекает без участия человека. В таких системах все операции выполняет система управления. Примером является работа заводов-автоматов.

3. Магнитный усилитель: общие сведения, схема, принцип действия дроссельного магнитного усилителя.

Магнитный усилитель - это электромагнитное устройство, основанное на использовании свойств ферромагнитных материалов и предназначенное для усиления или преобразования электрических сигналов. Применяется в системах автоматического регулирования, управления и контроля.

Разновидности

· дроссельный магнитный усилитель;

· магнитный усилитель с самонасыщением (МУС).

Принцип действия

Работа магнитного усилителя основана на нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода. На крайних стержнях магнитного усилителя находится рабочая обмотка, которая состоит из двух катушек, соединённых последовательно и встречно. Встречное включение рабочих обмоток необходимо для того, чтобы суммарная ЭДС в обмотке управления, наводимая от рабочей обмотки была равна нулю. На среднем стержне размещается обмотка управления из большого количества витков W=. Если ток в неё не подаётся, а к рабочей обмотке, соединённой последовательно с нагрузкой, подведено переменное напряжение U~, то из-за малого количества витков W~ магнитопровод не насыщается, и почти всё напряжение падает на реактивном сопротивлении рабочих обмоток Z~. На нагрузке в этом случае выделяется малая мощность. Если теперь пропустить по обмотке управления ток Iу, то даже при небольшом его значении (из-за большого W=), возникает насыщение магнитопровода. В результате реактивное сопротивление рабочей обмотки резко уменьшается, а величина тока в цепи - увеличивается. Таким образом, посредством малых сигналов в обмотке управления можно управлять значительной величиной мощности в рабочей цепи магнитного усилителя. В простейшем случае магнитный усилитель - это управляемая постоянным током индуктивность, которая включается в цепь переменного тока последовательно с нагрузкой. При большой индуктивности ток в последовательной цепи и в нагрузке маленький, при малой индуктивности ток в последовательной цепи и в нагрузке большой.

Магнитный усилитель с самонасыщением

Включением в цепь обмотки полупроводниковых вентилей - диодов приводит к насыщению сердечника, поскольку по обмоткам будет протекать ток одного направления, а в моменты спадания намагничивающего тока в сердечнике будет присутствовать остаточная намагниченность. Управляющая обмотка создаёт поле, которое размагничивает сердечник.

Применение

Основное назначение - управление силовым электроприводом (распространены в строительной технике), также применялись в бытовых стабилизаторах переменного тока, бесконтактных реле, для модуляции сигналов, для удвоения частоты, в регуляторах освещения киноконцертных залов, в двоичной ЭВМ ЛЭМ-1 Л.И. Гутенмахера и в троичных ЭВМ «Сетунь» и «Сетунь-70» Н.П. Брусенцова а также в цепях управления тепловоза. Магнитные усилители во многом были потеснены полупроводниковыми приборами, но и сейчас они применяются в ряде областей.

По-прежнему магнитные усилители используются в системах, измеряющих постоянные токи от тензодатчиков. Гибридные схемы, сочетающие в себе миниатюрный магнитный усилитель с полупроводниковым, легко решают проблему дрейфа нуля и обладают высокой точностью.

Магнитный усилитель позволяет бесконтактно измерять постоянные токи в линиях электропередач. В последнее время для этого всё чаще применяют более компактные датчики Холла.

телемеханика автоматизация защита усилитель

Размещено на Allbest.ru