Amplificadores magnéticos em máquinas de corte de metal

O amplificador magnético comuta o circuito elétrico alterando sua resistência elétrica indutiva dentro de amplos limites, cujo valor depende do grau de saturação do circuito magnético.

Os amplificadores magnéticos são amplamente utilizados em acionamentos elétricos de máquinas de corte de metal devido à sua confiabilidade e longa vida útil (é considerado um dos elementos mais confiáveis ​​​​dos sistemas de automação), ausência de partes móveis, possibilidade de realizar operações magnéticas amplificadores com potência de frações de watts a centenas de quilowatts, alta resistência e durabilidade em termos de vibração e carga de choque. Além disso, graças aos amplificadores magnéticos, é possível somar os sinais facilmente. Eles têm lucro alto. Em amplificadores magnéticos, não há conexão elétrica entre os circuitos de entrada e saída.

O princípio de operação do amplificador magnético é baseado no uso da não linearidade da curva de magnetização de um material ferromagnético.Quando DC magnetizado, o núcleo do amplificador satura e a indutância das bobinas AC operacionais do amplificador diminui. Os enrolamentos de operação são geralmente conectados em série com a carga. Portanto, a tensão aplicada aos enrolamentos de operação do amplificador no momento da saturação antes do núcleo saturar é aplicada à carga.

A corrente de carga é controlada pela variação da corrente na bobina de polarização do amplificador magnético. A bobina de polarização é usada para criar a polarização inicial necessária para alterar a corrente na carga de diferentes maneiras, dependendo do sinal da polaridade do sinal de controle, bem como para selecionar um ponto na seção reta da característica. A bobina de feedback é projetada para obter a forma necessária das características de saída.

Estruturalmente, o amplificador magnético é um núcleo feito de folha de material ferromagnético no qual as bobinas AC e DC são enroladas. Para eliminar interferências, por ex. etc. C. Circuitos CA de bobinas CC As bobinas CA são enroladas separadamente no núcleo e as bobinas CC cobrem ambos os núcleos.

Esquema do amplificador magnético mais simples

Um amplificador magnético pode ter várias bobinas de controle. Neste caso, no modo de operação, a corrente na carga será determinada pela corrente total de controle. Ou seja, pode ser usado como um adicionador de sinais elétricos não relacionados (os sinais permanentes são somados).

Amplificadores magnéticos podem ser inversores e inversores. Em amplificadores magnéticos irreversíveis, uma mudança na polaridade do sinal de controle não causa mudança na fase e no sinal da corrente de carga.

Os núcleos dos amplificadores magnéticos são feitos de aço transformador e permalóide, e o aço transformador é usado quando a potência do amplificador magnético é maior que 1 W. A magnitude da indução magnética no núcleo de aço do transformador atinge 0,8 - 1 . 0 T. O fator de amplificação de tais amplificadores magnéticos varia de 10 a 1000.

Permalloy é usado em amplificadores magnéticos cuja potência é inferior a 1 V. Caractere retangular loops de histerese para permaloy permite obter um lucro de 1000 a 10.000 e mais.

O núcleo do amplificador magnético é carregado a partir de placas separadas, como núcleos de bobinas ou transformadores. Os amplificadores magnéticos baseados em núcleos toroidais ganharam ampla distribuição que, apesar das dificuldades tecnológicas em sua produção, apresentam várias vantagens, a primeira dos quais é a ausência de lacunas de ar , o que melhora as características do amplificador magnético.

Os seguintes esquemas de amplificadores magnéticos são comuns: único e push, reversível e irreversível, monofásico e multifásico.

Em máquinas de corte de metal (e não apenas de corte de metal), você pode encontrar uma grande variedade de designs de amplificadores magnéticos: série UM-1P monofásica, série UM-ZP trifásica montada em seis núcleos em forma de U feitos de aço E310, série TUM monofásica em núcleo toroidal, amplificadores magnéticos em bloco da série BD, contendo, além dos amplificadores magnéticos, transformadores abaixadores, diodos e resistores montados em um painel. Os sistemas de acionamento elétrico podem ser construídos em qualquer amplificador desta série.

Circuito de enrolamento do amplificador magnético UM-1P

Além disso, acionamentos completos com amplificadores magnéticos e motores CC são frequentemente usados ​​em várias máquinas de corte de metal, por exemplo, um acionamento muito comum com amplificadores magnéticos PMU. Mas certamente falaremos sobre isso na próxima vez. Além disso, no próximo post vamos nos concentrar nos métodos de ajuste de amplificadores magnéticos e abordar uma série de outras questões que interessam a qualquer pessoa que se depara constantemente ou se deparará no futuro ao trabalhar com amplificadores magnéticos.

Acionamentos elétricos completos com amplificadores magnéticos

Apesar do fato de que os conversores estáticos (tiristores, transistores de força, Módulos IGBT), em nossas plantas industriais ainda é muito comum ver motores elétricos e geradores de corrente contínua trabalhando em combinação com amplificadores magnéticos.

Amplificadores magnéticos foram mais amplamente utilizados em equipamentos industriais na década de 1950. Em geral, na era da tecnologia de semicondutores, existe a seguinte tendência - acionamento assíncrono e síncrono (para alta potência) é usado em acionamento elétrico não regulado e dispositivo CC com elétrico ou estático (tirotron ou retificador de mercúrio, amplificador magnético) para controlada.

Atualmente, na maioria das vezes em empresas domésticas nos esquemas de equipamentos elétricos de máquinas, máquinas e instalações de corte de metal, é possível encontrar acionamentos elétricos de corrente contínua completos com amplificadores magnéticos da série PMU.

PMU — drive com amplificadores magnéticos e retificadores de selênio. A faixa de ajuste da velocidade do motor é 10: 1. O ajuste é feito alterando a tensão da armadura da velocidade nominal do motor.Sistema de controle automático com feedback eletrônico. ds. motor, sem tacogerador e amplificador intermediário. Potência de acionamento de 0,1 a 2 kW. O inversor foi projetado para uma tensão de saída de ponte retificada de 340 a 380 V. Para obter características suficientemente rígidas do inversor, feedbacks negativos de corrente e tensão são introduzidos no circuito.

Cada inversor da série PMU é um conjunto composto por uma fonte de alimentação, retificadores, amplificadores magnéticos, um motor CC e um controlador de velocidade.

A unidade funciona da seguinte maneira. A tensão aplicada ao motor segue automaticamente o sinal dependendo da mudança em sua velocidade. À medida que a rotação do motor diminui, a tensão aumenta e vice-versa: a tensão mantém o valor da velocidade com uma determinada precisão, independentemente da mudança de carga e outros fatores perturbadores.

A influência de vários fatores perturbadores na velocidade de rotação compensa a reatividade da bobina de trabalho do amplificador magnético: à medida que a carga aumenta, a corrente na armadura aumenta, o que leva a uma diminuição da resistência da bobina de trabalho do amplificador magnético. Devido a uma diminuição na resistência da bobina de trabalho, a tensão na armadura do motor aumenta, a corrente nos enrolamentos aumenta, o que reduz ainda mais a impedância dos enrolamentos do amplificador de trabalho. Como resultado da diminuição geral da resistência da bobina de trabalho, a tensão na armadura do motor aumenta, o que compensa a redução da rotação do motor. A velocidade necessária do motor é definida usando o ponto de ajuste P e os resistores R1 — R4.

O PMU-M é semelhante à série PMU, mas os amplificadores magnéticos são montados em núcleos em forma de U. Potência de acionamento PMU-M de 0,1 a 7 kW.

dispositivo PMU-M

Os inversores da série PMU-M usam um sistema de controle de velocidade automático com tensão de armadura do motor e realimentação de corrente. O amplificador magnético tem dois conjuntos de bobinas de controle. Por um deles circula uma corrente de controle, que é a soma algébrica da corrente de setpoint e das correntes de realimentação, e o outro (bobina de polarização) serve para selecionar o ponto de operação da seção reta da característica do amplificador magnético.

Para proteger contra valores de corrente de armadura inaceitavelmente altos, os drives PMU-M tamanhos 8 a 11 são equipados com um limitador de corrente. Quando a corrente da armadura excede os valores permitidos, o relé de sobrecorrente é ativado, seu contato aberto abre e interrompe o circuito de alimentação da bobina de controle. Como a bobina de polarização permanece fechada, o amplificador magnético é desenergizado e a corrente de armadura é reduzida. A operação do circuito de acionamento da PMU-M é semelhante à operação do circuito de acionamento da PMU.

PMU -P — drives com maior precisão e faixa de controle estendida 100: 1. Sistema de controle automático com realimentação para a frequência de rotação, que é realizada usando um tacogerador e um amplificador semicondutor intermediário. A velocidade do motor é ajustada variando a tensão da armadura.

A propósito, amplificadores magnéticos também podem ser usados ​​​​para regular a tensão nos terminais do motor assíncrono, bem como partidas sem contato.

Sistema de motor de indução de amplificador magnético