Підсилювачі

2.7.1.1 Призначення та класифікація підсилювачів

Підсилювачі – це елементи автоматики, які використовуються для кількісної зміни вхідного сигналу.

Потужність сигналу, яку можна отримати від датчика, в більшості випадків недостатня для безпосереднього пересування органу, що виконує регулювальні функції. В таких системах виникає необхідність використання підсилювачів. Досить часто підсилювачі разом з функцією підсилення потужності можуть виконувати функцію перетворення вихідної величини чутливого елемента в інший вид, більш зручний для автоматичного регулювання. Підсилювачі виконують як самостійні елементи так і у складі виконавчих механізмів.

Основною характеристикою підсилювачів є коефіцієнт підсилення:

,

тут У – вихідна величина, Х – вхідна величина.

Чим крутіша характеристика У = f(Х), тим вище підсилювальні якості даного пристрою.

У

Х

Коефіцієнт підсилення К _{під 1}> К _{під 2} > К _{під 3}.

Різноманітні підсилювальні пристрої розрізняють за вихідною потужністю, видом допоміжної енергії, коефіцієнтом підсилення, принципом дії, формою характеристики.

За видом використаної допоміжної енергії підсилювачі поділяють на електричні, гідравлічні, пневматичні, та комбіновані.

2.7.1.2 Електричні підсилювачі

Електричні підсилювачі бувають електронні, магнітні та тиристорні. З електричних підсилювачів найчастіше застосовують електронні, які побудовані на напівпровідникових елементах.

Електронні підсилювачі використовують переважно в автоматичних мостах та потенціометрах. Схеми електронних підсилювачів змінного струму складаються з кількох підсилювальних каскадів. У попередніх каскадах вхідний сигнал підсилюється за напругою, а у вихідному каскаді – за потужністю.

Магнітні підсилювачі відрізняються простотою побудови, значним коефіцієнтом підсилення, відсутністю рухомих частин та нечутливістю до значних перевантажень.

Розглянемо схему найпростішого магнітного підсилювача, який складається з двох дроселів (котушок індуктивності).

U~ R_н

U_

Обмотки дроселів з’єднані послідовно з опором навантаження R_н і приєднані до джерела змінної напруги U~. Спільний стержень осердя має керуючу обмотку, яка приєднана до постійної напруги U_.

Напруга змінного струму U~ розподіляється між обмотками магнітного підсилювача і опором навантаження R_н. Змінюючи струм у обмотці керування, можна регулювати розподілення напруги U~ між обмотками магнітного підсилювача і опором навантаження. При відсутності струму у обмотці керування напруга U~ майже повністю врівноважується ЕРС магнітного підсилювача, а на опорі R_н напруга (а також і потужність) дуже мала. При повному струмі у обмотці керування, навпаки, напруга на магнітному підсилювачі мала, а на опорі навантаження велика. При намагнічуванні змінюється індуктивний опір магнітного підсилювача і відбувається перерозподіл навантаження.

Тиристорним підсилювачем називають пристрій, що складається із схеми керування тиристорами і регулятора потужності (силової частини підсилювача). Дія тиристорних підсилювачів базується на властивості керованого вентиля (тиристора) пропускати струм лише при подачі напруги на його керуючий електрод, тобто працювати в режимі ключа..

Тиристорні підсилювачі випускають з виходом на постійному струмі, з виходом на змінному струмі, з живленням від мережі постійного струму. В наш час тиристорні підсилювачі знаходять переважне розповсюдження в регульованих електроприводах різної потужності.

2.7.1.3 Гідравлічні підсилювачі

Гідравлічні підсилювачі бувають струминні, золотникові та дросельні. Розглянемо роботу гідравлічних підсилювачів на прикладі струминного підсилювача.

Y P1 P2 2

1 3

Х

P 5

Він складається з силового циліндра 1, в якому під дією різниці тисків P1 і P2 пересувається поршень виконавчого механізму 2.

В силовий циліндр через порожнисту трубку 5 і струминну трубку 4 подається мастило під тиском Р. Якщо струминна трубка розташована рівно по центру між двома приймальними соплами 3, то тиск у порожнинах циліндра однаковий (P1 = P2) і поршень нерухомий.

Якщо прикласти невелике вхідне зусилля X на систему подачі вхідної дії, то струминна трубка відхиляється від центральної осі, мастило розподіляється між приймальними соплами нерівномірно, тиски P1 ¹ P2, поршень починає пересуватися. Підсилювальний ефект полягає в тому, що мале зусилля на пересування струминної трубки X викликає значне зусилля, яке розвивається при переміщенні поршня Y.

2.7.1.4 Пневматичні підсилювачі

У пневматичних підсилювачах керування здійснюється за допомогою стисненого повітря або газу. Розглянемо роботу таких підсилювачів на прикладі пневматичногопідсилювача типу “Сопло – заслінка”.

Командний тиск повітря P через дросель постійного перерізу 1 подається в робочу камеру 2, ця камера має сопло 3, прохідний діаметр якого в декілька раз більший діаметра дроселя 1.

Сопло перекривається заслінкою 4, при цьому сукупність сопла і заслінки розглядається, як дросель змінного перерізу. В залежності від відстані h змінюється тиск повітря P ₂ в робочій камері 5, який діє на поршень виконавчого механізму 6.

Як у попередній схемі невелике зусилля на пересування заслінки 4, викликає значне зусилля на пересування поршня 6.

P X

P₁

1 2 Р₂ 3

6 h

Y

Подібна конструкція використовується і у гідравлічних підсилювачах.

Дата добавления: 2015-08-18