Электромагнитная техника
Необходимые условия ферромагнетизма. Понятие о доменной структуре и о магнитной анизотропии. Принцип работы датчика Холла. Особенности импульсных магнитных характеристик микронных сердечников. Тахогенераторы постоянного тока и его передаточная функция.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.06.2009 |
| Размер файла | 419,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине "Электромагнитная техника"
Выполнил:
ст. гр. АКТ-61 з
Зиновьев К.И.
Проверил:
Семёнов В.И.
Севастополь 2005
Раздел 1. Электромагнитные аналоговые устройства
систем управления
1.1 Два необходимых и достаточных условия ферромагнетизма. Отличие ферромагнетиков от антиферромагнетиков. Понятие о доменной структуре, о магнитной анизотропии
Ферромагнетиками называются вещества, в которых магнитные моменты ориентированы вдоль выделенного направления.
При перемагничивании ферромагнетика имеет место магнитное взаимодействие элекектронов, которое влияет на межатомное расстояние, вызывая деформацию кристаллической решетки, что сопровождается изменением линейных размеров тела и появлением соответствующей магнитоупругой энергии. Это явление называется магнитострикцией.
1.2 Устройство и принцип работы датчика Холла. Области его применения
Эффект Холла (магнетизм и электричество) - Возникновение разности потенциалов на гранях твердого тела при пропускании через него электрического тока и приложении магнитного поля перпендикулярно направлению электрического тока.
Магнитные датчики. Главной особеностью магнитных датчиков, как и оптических, является быстродействие и возможность обнаружения и измерения бесконтактным способом, но в отличие от оптических этот вид датчиков не чувствителен к загрязнению. Однако в силу характера магнитных явлений эффективная работа этих датчиков в значительной мере зависит от такого параметра, как расстояние, и обычно для магнитных датчиков необходима достаточная близость к воздействующему магнитному полю.
Среди магнитных датчиков хорошо известны датчики Холла. В настоящее время они применяются в качестве дискретных элементов, но быстро расширяется применение элементов Холла в виде ИС, выполненных на кремниевой подложке. Подобные ИС наилучшим образом отвечают современным требованиям к датчикам.
1.3 Магнитные материалы с цилиндрическими доменами
1.4 Как построить статическую характеристику преобразования реверсного МУ? Охарактеризуйте способы изменения статических характеристик МУ
1.5 Какие принципы используются при построении магнитных умножителей частоты? Принцип действия удвоителя и утроителя частоты
Раздел 2. Электромагнитные аналоговые устройства систем управления
2.1 Объясните особенности импульсных магнитных характеристик микронных сердечников. Приведите их физическое объяснение
Важнейшими характеристиками сердечников являются следующие:
1. Зависимость э.д.с. выходной обмотки от намагничивающей (магнитодвижущей) силы (м.д.с.) обмотки управления при различных значениях ампервитков питающей цепи:
где Евых - амплитуда или действующее значение выходной э.д.с.,
Iy- амплитуда тока управления;
Iп - амплитуда питающего тока.
2. Зависимость э.д.с. выходной обмотки от м.д.с. питающей обмотки при различных значениях м.д.с.
, при
Эти кривые необходимы для определения допускаемых отклонений первичного тока.
3. Зависимость отношения э.д.с. сигнала к э.д.с. помехи от м.д.с. питающей обмотки
, при
где величины, помеченные индексом I, соответствуют логической единице, а индексом 0 - логическому нулю.
Эта зависимость позволяет выбрать наибольшее отношение сигнал-помеха, которое характеризует качество работы элементов дискретного действия.
2.2 Способы интегрирования электрических сигналов с помощью разветвлённых магнитных сердечников
Разветвленные сердечники (РС) в отличие от кольцевых имеется несколько возможных контуров замыкания магнитного потока. Это позволяет выполнять на них как простые, так сложные логические операции без применения полупроводниковых приборов, а также создавать МОЗУ без разрушения информации при считывании.
Анализ работы PC можно проводить с помощью фундаментальных законов электродинамики, из которых в этом случае наиболее ярко проявляет себя закон соленоидальности магнитного поля. Он гласит [3-5], что поток вектора магнитной индукции В через любую замкнутую поверхность (поверхность без края, поверхность без кромки) всегда равен нулю:
2.3 Устройство и принцип действия магнитного оперативного запоминающего устройства типа 2Д с двумя сердечниками на бит информации
2.4 Устройства и принципы запоминающих устройств на магнитных дисках и плёнках
Магнитная лента состоит из полоски плотного вещества, на которую напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой “запоминается” информация. Процесс записи также похож на процесс записи на виниловые пластинки -- при помощи магнитной индукционной вместо специального аппарата.
Запись и считывание информации на магнитных дисках осуществляются с помощью магнитных головок плавающего типа. Они крепятся на рычагах, которые перемещаются по радиусу дисков с помощью специального следящего привода.
На головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на плёнку. Магнитное поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом.
В качестве материала для изготовления магнитных дисков обычно применяют алюминиевый сплав Д16МП (МП -- магнитная память). Торцевые поверхности магнитных дисков покрывают магнитным слоем. Только торцевые поверхности крайних дисков не используются для хранения информации.
Плотность записи определяется величиной зазора между диском и магнитной головкой, а от стабильности зазора зависит качество записи (считывания). Для повышения плотности записи необходимо уменьшить зазор, однако при этом значительно повышаются требования к рабочей поверхности дисков. При малом зазоре и больших погрешностях в макрогеометрии поверхности имеют место значительные колебания амплитуды сигнала воспроизведения.
Для предохранения магнитного носителя от механических и климатических воздействий на торцевые поверхности дисков могут наносить защитное покрытие.
Раздел 3. Электромагнитные аналоговые устройства
систем управления
3.1 Тахогенераторы постоянного тока: динамический режим работы, передаточная функция
3.2 Асинхронный тахогенератор погрешности работы, способы его уменьшения
3.3 Электронный усилитель поперечного поля: устройство, назначение всех обмоток, случаи компенсации
Усилителем называется такое устройство, в котором посредством сигнала малой мощности (входная величина) управляют сравнительно большой мощностью (выходная величина). При этом выходная величина является функцией входного сигнала, а усиление происходит за счет энергии внешнего источника, которой в электромашинных усилителях является механическая энергия приводного двигателя.
К усилителям поперечного поля, в которых основной поток возбуждения направлен по поперечной оси машины, относятся:
- ЭМУ с диаметральным шагом обмотки якоря;
- ЭМУ с полудиаметральным шагом обмотки якоря;
- ЭМУ с раздельной магнитной системой.
На рисунке 1 представлена схема ЭМУ поперечного поля. Конструктивно он выполнен подобно генератору постоянного тока, но имеет дополнительный комплект щеток, установленных на поперечной оси qq машины и замкнутых накоротко. На статоре ЭМУ расположен ряд обмоток. По продольной оси полюсов dd находятся обмотки управления У (обычно две или четыре). Соосно с ними расположена компенсационная обмотка К. для регулирования степени компенсации усилителя. Обмотка К шунтирована регулирующим сопротивлением .В этой же цепи для улучшения коммутации включена обмотка дополнительных полюсов Д. Иногда для улучшения коммутации в поперечную цепь последовательно с якорем включают поперечную обмотку подмагничивания П. На рисунке 2 показаны листы статора и якоря и схема расположения обмоток двухполюсного ЭМУ поперечного поля. Обмотки управления 1 находятся в больших пазах статора, расположенных по поперечной оси машины.
Рисунок 1 - Схема ЭМУ поперечного поля
Эти обмотки выполнены сосредоточенными в виде четырёх катушек. Часть большого поперечного паза или малые пазы статора занимает распределенная компенсационная обмотка 2. Такое расположение компенсационной обмотки создает хорошие условия компенсации, так как обмотка якоря 3, поток которой уравновешивает компенсационная обмотка, выполнена также распределенной. В средних пазах, расположенных на продольной оси машины, находятся сосредоточенная обмотка дополнительных полюсов 4 и поперечная обмотка подмагничивания 5. У ЭМУ поперечного поля имеется остаточная намагниченность за счет гистерезиса. Для устранения этого явления обычно применяют размагничивание статора переменным током, чему и служит обмотка размагничивания 6, расположенная на спинке большого паза. Такая конструкция статора и якоря является наиболее распространенной для ЭМУ мощностью до 20 кВт. Якоря ЭМУ приводятся во вращение приводными двигателями постоянного или переменного тока, выполненными в одном корпусе с ЭМУ или раздельно. На рисунке 3.а показан внешний вид ЭМУ поперечного поля.УДМ-150 с приводным двигателем постоянного тока в одном корпусе; на рисунке 3.б - детали этого усилителя.
Рисунок 2 - Расположение обмоток в статоре и якоре ЭМУ поперечного поля
Степень компенсации усилителя характеризуется коэффициентом компенсации
,
Различают три возможных случая работы усилителя:
а) когда машина скомпенсирована, т.е. м.д.с. продольной реакции якоря равна м.д.с. компенсационной обмотки;
б) когда машина недокомпенсирована, т.е. м.д.с. продольной реакции якоря больше м.д.с. компенсационной обмотки;
в) когда - перекомпенсирована, т.е. м.д.с. продольной реакции якоря меньше м.д.с. компенсационной обмотки.
Обычно ЭМУ выпускают с небольшой перекомпенсацией: м.д.с. компенсационной обмотки примерно на 5% больше м.д.с. продольной реакции якоря, т.е. .
3.4 Необходимость симметрирования вращающихся трансформаторов, способы симметрирования, применимость в СУ и автоматики
Поворотным (вращающимся) трансформатором называется индукционная микромашина переменного тока, предназначенная для преобразования угла поворота ротора (входной сигнал) в напряжение (выходной сигнал), пропорциональное некоторой функции угла поворота ротора. Пример: U=sin, U= и др.
Для обеспечения необходимой высокой точности заданного закона зависимости сигнала от угла поворота пименяют так называемое симметрирование-устранение погрешностей, вносимых поперечными потоками вторичных контуров. Симметрирование выполняют с помощью второй обмотки статора или ротора, которую включают на специальную подобранную нагрузку.
Рисунок 4-Схема включения обмоток ротора при вторичном симметрировании.
3.5 Сельсин: определение, устройство бесконтактного сельсина, его принцип действия
Сельсинами называют электрические микромашины переменного тока, обладающие способностью самосинхронизации. Практическое применение сельсины нашли в однофазных и трёхфазных индукционных системах синхронной связи, предназначенных для работы в системах автоматического регулирования и управления, выполняя задачи измерения или передачи на расстояние угловых перемещений, поддержания синхронного вращения двух или более механически не связанных устройств, а также для выполнения алгебраического суммирования угловых перемещений двух валов.
Рисунок 1 - конструкция контактного сельсина.
Однофазные контактные сельсины состоят из двух частей: статора и ротора. На статоре (или роторе) располагают однофазную обмотку возбуждения (ОВ); на роторе (или статоре)- обмотку синхронизации (ОС). У некоторых сельсинов имеется короткозамкнутая обмотка демпфирования (ОД), расположенная перпендикулярно ОВ. Принцип действия сельсина не зависит от места расположения каждой из обмоток: на статоре или на роторе. Однако наиболее распространены сельсины (рисунок 1) с ОВ 4, расположенной на роторе 3, и ОС 2 на статоре 1. У них меньше контактных колец 6 и щёток 7, что обеспечивает более высокую надёжность, меньший момент трения и объём сельсина.
Рисунок 2 - схема включения сельсина.
В основе работы сельсина лежит закон электромагнитной индукции. Питание сельсина осуществляется подключением ОВ к однофазной сети переменного тока. Наличие переменного напряжения в цепи ОВ приводит к возникновению пульсирующего магнитного потока после следующего ряда преобразований:
Этот поток, проходя по магнитопроводу сельсина, пересекает витки ОС и наводит в фазах трансформаторные ЭДС, действующие значения которых на основании закона электромагнитной индукции равны:
EA= Em cos ;
EB=Emcos(+1200);
EC= Em cos (+2400).
где - угол поворота ротора, который отсчитывается между вектором поля возбуждения и осью главной фазы ОС или, иначе, между осью ОВ и осью главной фазы ОС.
Em=4.44fsBmwc.
где Bm -максимальная индукция в магнитопроводе;
f - частота питающей сети;
s - площадь сечения магнитопровода;
wc -число витков в каждой фазе ОС.
Если от действующих значений перейти к мгновенным, получим следующие выражения для фазных ЭДС
Как видно из выражений, фазные ЭДС зависят от угла поворота ротора- . То есть, входным сигналом сельсина является угол поворота ротора, а выходным - ЭДС, наводимые в фазах ОС. Зависимость фазных ЭДС от угла поворота ротора носит косинусоидальный характер и определяется законом электромагнитной индукции.
Система синхронной связи состоит из трёх частей:
а) командное или ведущее устройство - сельсин-датчик (СД),
б) линия передачи,
в) управляемое или ведомое устройство - сельсин-приемник (СП).
Индукционные системы синхронной связи широко используются для следующих основных целей:
а) для индикаторных или измерительных целей- в этом случае на валу СП находится только сбалансированная стрелка или шкала;
б) для целей управления, когда СП воздействует на какой-либо управляющий орган, например на движок реостата, на контакты следящей системы и др.;
в) для целей дистанционного управления следящим приводом, когда СП используется как источник сигнала рассогласования, воздействующего на усилительную схему следящего привода.
Индукционная система может работать в двух основных режимах: индикаторном и трансформаторном.
При работе системы в индикаторном режиме основным действующим фактором является синхронизирующий момент, возникающий на валу СП и заставляющий его ротор следовать за ротором СД, поэтому индикаторный режим называют силовым. При работе же в трансформаторном режиме главным фактором является выходное напряжение СП, величина которого несет информацию о рассогласовании системы, поэтому трансформаторный режим называют информационным.
Подобные документы
Анализ исходных данных и выбор схемы импульсного управления исполнительным двигателем постоянного тока. Принцип работы устройства. Расчёт генератора линейно изменяющегося напряжения. Построение механической и регулировочной характеристик электродвигателя.
курсовая работа [843,9 K], добавлен 14.10.2009Схема ключевого преобразователя напряжения с импульсным трансформатором. Регулировка напряжения и тока через нагрузку. Схема управления обмотками трансформатора. Комплексный расчет однокаскадный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока.
курсовая работа [959,9 K], добавлен 28.04.2014Расчет регулируемого электропривода постоянного тока; параметры тиристорного преобразователя. Моделирование контуров и скорости тока, настройка на модульный и симметричный оптимумы. Обработка переходных процессов и логарифмических частотных характеристик.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 05.06.2013Выбор комплектного реверсивного преобразователя типа БТУ3601 по техническим данным двигателя постоянного тока независимого возбуждения 2ПФ-200МУ4. Силовая схема и схема замещения силовой части электропривода. Передаточная функция объекта регулирования.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.12.2014Ознакомление с конструкцией и принципом действия генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. Экспериментальное измерение тока и напряжения якорной обмотки устройства. Построение внешней, регулировочной и нагрузочной характеристик генератора.
лабораторная работа [242,0 K], добавлен 17.02.2012Разработка регулируемого выпрямителя тиристорного электропривода постоянного тока. Принцип работы и устройство тиристорного электропривода. Расчет трудовых затрат и себестоимости изготовления устройства. Защита выпрямителя от перегрузки по напряжению.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 25.03.2019Потенциометры и реостаты - простейшие регуляторы напряжения и тока. Виды и принцип работы. Высокая эффективность управляемых выпрямителей для регулирования U и I. Параметрические стабилизаторы постоянного и переменного тока, недостатки и применение.
реферат [193,1 K], добавлен 10.02.2009Изучение работы усилителей постоянного тока на транзисторах и интегральных микросхемах. Определение коэффициента усиления по напряжению. Амплитудная характеристика усилителя. Зависимость выходного напряжения от напряжения питания сети для усилителя тока.
лабораторная работа [3,3 M], добавлен 31.08.2013Принцип эффекта Фарадея в работе волоконно-оптических датчиков тока. Разработка и исследование микроструктурных оптических волокон. Сравнение оптоволоконного датчика и трансформатора тока. Потенциальные сферы применения оптоволоконных датчиков тока.
реферат [934,2 K], добавлен 12.11.2015Измерение магнитных характеристик магнитопровода Ш-Ш 10?11, разработка с его использованием преобразователя 12,6В/15В 1А. Общие сведения о магнитопроводах как об одном из важнейших узлов преобразователя. Краткое описание Ш-образных ферритовых сердечников.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.01.2015
