14. Операционные усилители

14.1. Общие положения.

По принципу действия ОУ сходен с обычным усилителем, т.е. он предназначен для усиления мощности или тока, однако если свойства и параметры обычного усилителя определяются свойствами и параметрами составляющих элементов и его схемой, то свойства и параметры усилителя, собранного на ОУ определяются только свойствами цепей ОС.

Основные свойства и требования к ОУ:

1. ОУ должен быть пригоден к усилению постоянного тока.

2. У ОУ должны быть нулевые входные и выходные напряжения при отсутствии сигнала.

3. В ОУ должно быть высокое входное и низкое выходное сопротивления.

4. У ОУ должна быть обеспечена стандартная частотная характеристика.

5. ОУ должен обладать большим коэффициентом усиления.

Подобные высококачественные усилители раньше применялись только в аналоговых вычислительных устройствах для реализации различных математических операций.

15. Принципы управления двигателем след. Св-ва п/п приб.

15.1 Режимы целесообразного управления по цепи якоря.

В установившемся режиме работы:

Рис. 15.1. Электрическая схема управления по цепи якоря

а)

б)

Рис. 15.2. Временные диаграммы

а) по току

б) по напряжению

Механическая характеристика:

Т.е справедливо только для таких Мвр, при которых сохраняется режим непрерывного тока

Изменить можно: 1) Широтно – импульсное управление изменнением t1, ty = const следовательно

2) Частотно – имп. упр. ty

Если I успевает за t2 достичь нуля, то характеристики теряют жёсткость.

Рис. 15.3. Характеристика импульсного преобразователя

Тиристорный широтно–импульсный преобразователь с параллельной коммутацией

Роль ЭДС коммут. игр. Uс

1. U

   Рис. 15.4. Схема преобразователя

2. с

   Рис. 15.5. Управление двигателем с помощью тиристора

Рис. 15.6. Временные диаграммы

3. Ср. больше следовательно механическая характеристика лежит выше. Уменьшается жёсткость механической характеристики.

2. Диапазон регулирования ограничен снизу t1 < tз

15.2 Широтно – импульсный преобразователь

e_{k >} U_пит

Рис. 15.7. Электрическая схема широтно-импульсного преобразователя

Рис. 15.8. Дополненная электрическая схема широтно-импульсного преобразователя

Рис. 15.9. Временные диаграммы широтно-импульсного преобразователя

t=0: I_нач (С – L₁) – колебательный контур после открытия V₂ начальный ток = I_н При этом U_к= U_c – U_пит Параметры подбираются так, чтобы t_обр : U_c> U_пит было достаточно для надежного закорачивания и когда U_c < U_к диод D_k откроется и начнёт течь ток i_kпройдя через ноль изменит свою полярность. Т.е после этого через V₂ потечет ток = i_k- i_с когда ач стало = i_k= i_с тиристор V₂ закроется ток конд. проек. по цепи ком до тех пор пока = 0 следовательно, D_k закроется, а конденсатор зарядится до U_c , сохраняя заряд до конца временного цикла. Нагрузка отключится и от ист. пит. и от цепи ком. следовательно отсутствует приток энергии следовательно U_cр определяется только Механические хар-ки будут лежать ниже и более жестко t_з вх f₂ . Процесс заряда и разр – С зависит от тока нагрузки следовательно max U_c с током нагрузки следовательно обеспечив большую нагрузку Способность устойчивой работы при люб. токах нагрузки.

1. Преобразование частоты с непосредственной связью первой и второй цепей;

2. Со звеном постоянного тока.

Рис.15.10. Схема со звеном постоянного тока

Рис.15.11. Временные характеристики схемы со звеном постоянного тока

Преобразование частоты со звеном постоянного тока.

Схема имеет два независимых канала управления по f и по U.

Рис.15.12. Структурная схема схемы со звеном постоянного тока

16. Инвертор

Рис.16.1. Схема однофазного мостового инвертора

Рис.16.2. Временные диаграммы инвертора

Входной ток становится знакопеременным => следовательно изменяется энергообмен выпрямления, то для создания обратной проводимости его шунтируют конденсатором.

17. Датчики

1. Непосредственное;

2. Последовательное преобразование.

Типы датчиков различаются по входной величине:

1. Механические;

2. Электрические;

3. Гидравлические;

4. Пневматические;

5. Оптические;

6. Акустические;

7. Радиоволновые;

8. Ядерные.

17.1 Электрические датчики

Рис.17.1. Схема электрического датчика

2 варианта подключения

Рис.17.2. Линейные потенциометры

ТГ: E = kФ, Ф = const – с постоянным или электромагнитным возбуждением.

Рис.17.3. С выводом средней точки

ТГ  тока: Синхронные и асинхронные.

17.2 Сельсины датчики

Рис.17.4. Сельсины датчики

Если ось однофазной обмотки перпендикулярна Ф, то Q = 0, Е = 0 U_m = sin(Q) фаза U_вых – знак поворота амплитуды.

17.3 Вращающие трансформаторы

Рис.17.5. Вращающий трансформатор

; ; ;

; ; .

17.4 Цифровые датчики

1. Датчики абсолютного значения;

2. Датчики накапливаемого типа.

Основные технические характеристики цифровых датчиков:

1. Диапазон преобразования угла;

2. Число двоичных разрядов;

3. Способ представления выходного числа;

4. Частота опроса;

5. Статическая и динамическая точность преобразований.

Рис.17.6.Функциональная схема цифрового датчика

18. Автоматизированный электропривод

Рис.18.1. Схема управления автоматизированного электропривода

18.1 Управляемый выпрямитель

Рис.18.2. Структурная схема автоматического управления электроприводом

Рис.18.3. Схема однополупериодного управляемого выпрямителя

Рис.18.4. Временные диаграммы работы однополупериодного управляемого выпрямителя

; Возможно меньшей t_имп, но большей t_вкл. тиристора.

.

Крутой фронт управления => потерь в тиристоре нет.

18.1.1 Характеристики управления

Рис.18.5. Зависимость U_ср()

Вышерассмотренная схема носит активно – индуктивный характер.

Рис.18.6. Схема с активно – индуктивным характером

Рис.18.7. Временные диаграммы схемы с активно – индуктивным характером

;

- режим непрерывного тока.

Постоянная составляющая тока определяет вращающий момент двигателя. Переменная составляющая зависит от способности схемы сглаживать пульсации возрастающие при прерывистом токе. Для создания режима непрерывного тока в двигателе используют дополнительный дроссель и возрастает электромеханическая постоянная следовательно ухудшаются динамические свойства двигателя.

Непрерывность тока сохраняется при .

.

Т. о. эффективное регулирование возможно .