§ 25.4. Трехфазные магнитные усилители

Трехфазные магнитные усилители обычно используются для управления исполнительными устройствами систем автоматики при питании от промышлен­ной сети трехфазного переменного тока. Они могут питать нагрузку перемен­ного или постоянного тока.

Трехфазные магнитные усилители с выходным переменным током чаще все­го применяются для регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных электродвигателей (это, кстати, наиболее распространенный потребитель электроэнергии в народном хозяйстве) и для стабилизации напряжения трехфаз­ных источников питания.

Трехфазные магнитные усилители с выходным постоянным током обеспе­чивают по сравнению с однофазными усилителями значительное уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения, повышение КПД, равномерную загрузку фаз питающей сети.

Трехфазные магнитные усилители представляют собой три одинаковых однофазных магнитных усилителя, рабочие обмотки которых подключаются к трехфазной сети по схеме «звезда» или «треугольник». При этом на каждую фазу может приходиться по одному или по два сердечника. Соответственно

с этим различают трехфазные усилители на трех сердечниках (трехдроссельные) и на шести сердечниках (шестидроссельные).

На рис. 25.9 показаны схемы трехфазных усилителей с выходным посто­янным током. В каждой фазе схемы по рис. 25.9, а имеется однотактный одно-полупериодный усилитель на одном сердечнике, общая нагрузка R_n включает­ся в нулевой провод. Основное достоинство этой схемы заключается в про­стоте и дешевизне конструкции усилителя, что обусловлено малым числом элементов. Существенными недостатками усилителя на трех сердечниках по срав­нению с усилителем на шести сердечниках (рис. 25.9, б) являются более низ­кий КПД и более значительные пульсации выпрямленного напряжения на на­грузке. В схеме (рис. 25.9, б) высокий КПД и малые пульсации выходного напряжения обеспечиваются благодаря двухполупериодному выпрямлению тока в каждой из фаз.

В схеме с тремя сердечниками допустимо только последовательное соеди­нение всех трех обмоток управления. Однако при этом в обмотках управления наводится напряжение тройной частоты (из-за несинусоидальности тока в ра­бочих обмотках при насыщении сердечников). В схеме с шестью сердечниками удается довольно успешно бороться с наведенным напряжением повышенной частоты. Например, в схеме но рис. 25.9, б используется параллельное соеди­нение трех пар обмоток управления и последовательное соединение обмоток управления пары сердечников в каждой фазе. В этом случае в каждой паре обмоток управления w_y, относящихся к одной фазе, индуцируются четные гар­моники ЭДС. При этом вторые (самые крупные) гармоники ЭДС одной пары обмоток w_у сдвинуты по фазе на 120 или 240° относительно этих же гармо­ник двух других пар обмоток w_у. При параллельном соединении отдельных пар обмоток управления, как это сделано в схеме по рис. 25.9, б, четные гармоники тока могут свободно циркулировать по этим обмоткам, не оказывая влияния на источник входного сигнала. Напряжение удвоенной частоты на зажимах обмоток управления будет небольшим, а характеристика «вход-вы­ход» будет такой же линейной, как у обычных однофазных усили­телей. В усилителе на трех сердечниках зависимость имеет нелиней­ный характер.

На рис. 25.10 показан однотактный (нереверсивный) трехфазный усили­тель, предназначенный для регулирования частоты вращения асинхронного

электродвигателя М. Последовательно с каждой фазой обмотки статора дви­гателя включается однофазный магнитный усилитель. Следовательно, нагрузкой для каждого однофазного усилителя является соответствующая обмотка ста­тора. При этом рабочая обмотка рассчитывается на фазное напряжение. Маг­нитный усилитель позволяет регулировать напряжение на зажимах статора. При уменьшении напряжения на двигателе снижается его скорость, правда до­вольно незначительно. Заметим, что для регулирования скорости асинхронного двигателя в широких пределах используются другие схемы (с переключением числа пар полюсов при ступенчатом регулировании, с тиристорными преобра­зователями частоты питания при плавном регулировании).

Возможно применение трехфазных магнитных усилителей и для автома­тизации пуска асинхронных двигателей, когда усилитель включается в комби­нации с релейно-контакторной аппаратурой.