Magnetische Verstärker in Metallschneidemaschinen
Der Magnetverstärker schaltet den Stromkreis, indem er seinen induktiven elektrischen Widerstand in weiten Grenzen ändert, deren Wert vom Sättigungsgrad des Magnetkreises abhängt.
Magnetische Verstärker werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und langen Lebensdauer (sie gelten als eines der zuverlässigsten Elemente von Automatisierungssystemen), des Fehlens beweglicher Teile und der Möglichkeit, magnetisch zu arbeiten, häufig in elektrischen Antrieben von Metallbearbeitungsmaschinen eingesetzt Verstärker mit einer Leistung von Bruchteilen von Watt bis zu Hunderten von Kilowatt, hoher Festigkeit und Haltbarkeit hinsichtlich Vibration und Stoßbelastung. Darüber hinaus ist es dank magnetischer Verstärker möglich, die Signale einfach zu summieren. Sie haben einen hohen Gewinn. Bei magnetischen Verstärkern gibt es keine elektrische Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangskreisen.
Das Funktionsprinzip des Magnetverstärkers basiert auf der Nutzung der Nichtlinearität der Magnetisierungskurve eines ferromagnetischen Materials.Bei Gleichstrommagnetisierung geht der Verstärkerkern in die Sättigung und die Induktivität der AC-Betriebsspulen des Verstärkers nimmt ab. Die Betriebswicklungen sind üblicherweise in Reihe mit der Last geschaltet. Daher wird an die Last die Spannung angelegt, die im Moment der Sättigung an die Betriebswicklungen des Verstärkers angelegt wird, bevor der Kern in die Sättigung geht.
Der Laststrom wird durch Variation des Stroms in der Vormagnetisierungsspule des Magnetverstärkers gesteuert. Die Vorspannungsspule wird verwendet, um die anfängliche Vorspannung zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Strom in der Last je nach Vorzeichen der Polarität des Steuersignals auf unterschiedliche Weise zu ändern, sowie um einen Punkt auf dem geradlinigen Abschnitt der Kennlinie auszuwählen. Die Rückkopplungsspule ist darauf ausgelegt, die erforderliche Form der Ausgangscharakteristik zu erhalten.
Strukturell ist der Magnetverstärker ein Kern aus ferromagnetischem Blechmaterial, auf den Wechsel- und Gleichstromspulen gewickelt sind. Um Störungen zu beseitigen, z.B. usw. c. Wechselstromkreise von Gleichstromspulen Wechselstromspulen sind separat auf den Kern gewickelt und Gleichstromspulen bedecken beide Kerne.
Schema des einfachsten magnetischen Verstärkers
Ein Magnetverstärker kann mehrere Steuerspulen haben. In diesem Fall wird im Betriebsmodus der Strom in der Last durch den Gesamtsteuerstrom bestimmt. Das heißt, es kann als Addierer für unabhängige elektrische Signale verwendet werden (permanente Signale werden summiert).
Magnetische Verstärker können sowohl invertierend als auch invertierend sein. Bei irreversiblen Magnetverstärkern führt eine Änderung der Polarität des Steuersignals nicht zu einer Änderung der Phase und des Vorzeichens des Laststroms.
Die Kerne von Magnetverstärkern bestehen sowohl aus Transformatorstahl als auch aus Permaloid. Transformatorstahl wird verwendet, wenn die Leistung des Magnetverstärkers mehr als 1 W beträgt. Die Größe der magnetischen Induktion im Stahlkern des Transformators erreicht 0,8 – 1 . 0 T. Der Verstärkungsfaktor solcher Magnetverstärker variiert zwischen 10 und 1000.
Permalloy wird in magnetischen Verstärkern verwendet, deren Leistung weniger als 1 V beträgt. Rechteckiger Charakter Hystereseschleifen Denn Permaloy ermöglicht einen Gewinn von 1.000 bis 10.000 und mehr.
Der Kern des Magnetverstärkers wird aus separaten Platten, beispielsweise den Kernen von Drosseln oder Transformatoren, geladen. Magnetverstärker auf Basis von Ringkernen haben eine weite Verbreitung gefunden, die trotz der technologischen Schwierigkeiten bei ihrer Herstellung eine Reihe von Vorteilen aufweisen, den ersten Dazu gehört das Fehlen von Luftspalten, was die Eigenschaften des Magnetverstärkers verbessert.
Die folgenden Schemata magnetischer Verstärker sind weit verbreitet: Einzel- und Stoßverstärker, reversibel und irreversibel, einphasig und mehrphasig.
In Metallschneidemaschinen (und nicht nur in Metallschneidemaschinen) finden Sie Magnetverstärker in den unterschiedlichsten Ausführungen: einphasige UM-1P-Serie, dreiphasige UM-ZP-Serie, montiert auf sechs U-förmigen Kernen aus E310-Stahl, einphasige TUM-Serie auf Ringkern, Blockmagnetverstärker der BD-Serie, die neben Magnetverstärkern auch Abwärtstransformatoren, Dioden und Widerstände auf einer Platte montiert enthalten. Auf alle Verstärker dieser Serie können elektrische Antriebssysteme aufgebaut werden.
Wicklungskreis des Magnetverstärkers UM-1P
Darüber hinaus werden bei diversen Zerspanungsmaschinen häufig Komplettantriebe mit Magnetverstärkern und Gleichstrommotoren eingesetzt, beispielsweise ein sehr verbreiteter Antrieb mit Magnetverstärkern PMU. Aber beim nächsten Mal werden wir sicherlich darüber reden. Darüber hinaus konzentrieren wir uns im nächsten Beitrag auf die Methoden zur Abstimmung magnetischer Verstärker und gehen auf eine Reihe weiterer Themen ein, die für jeden von Interesse sind, der bei der Arbeit mit magnetischen Verstärkern ständig auf sie stößt oder in Zukunft stoßen wird.
Vollelektrische Antriebe mit magnetischen Verstärkern
Trotz der Tatsache, dass statische Wandler (Thyristoren, Leistungstransistoren, IGBT-Module), kommt es in unseren Industrieanlagen immer noch häufig vor, dass Elektromotoren und Gleichstromgeneratoren in Kombination mit magnetischen Verstärkern arbeiten.
Magnetische Verstärker wurden in den 1950er Jahren am häufigsten in Industrieanlagen eingesetzt. Im Zeitalter der Halbleitertechnologie gibt es im Allgemeinen den folgenden Trend: Asynchrone und synchrone (für hohe Leistungen) Antriebe werden in ungeregelten elektrischen Antrieben und Gleichstromgeräten mit elektrischem oder statischem Antrieb (Thyrotron- oder Quecksilbergleichrichter, magnetischer Verstärker) verwendet kontrolliert.
Derzeit sind in inländischen Unternehmen in den Schemata der elektrischen Ausrüstung von Zerspanungsmaschinen, Maschinen und Anlagen am häufigsten komplette Gleichstrom-Elektroantriebe mit Magnetverstärkern der PMU-Serie zu finden.
PMU – Antrieb mit Magnetverstärkern und Selengleichrichtern. Der Einstellbereich für die Motorgeschwindigkeit beträgt 10:1. Die Einstellung erfolgt durch Änderung der Ankerspannung ausgehend von der Motornenngeschwindigkeit.Automatisches Steuersystem mit elektronischer Rückmeldung. d s. Motor, ohne Tachogenerator und Zwischenverstärker. Antriebsleistung von 0,1 bis 2 kW. Der Antrieb ist für eine gleichgerichtete Brückenausgangsspannung von 340 bis 380 V ausgelegt. Um ausreichend steife Antriebseigenschaften zu erreichen, werden negative Strom- und Spannungsrückkopplungen in den Stromkreis eingeführt.
Bei jedem Antrieb der PMU-Serie handelt es sich um ein Set bestehend aus einem Netzteil, Gleichrichtern, Magnetverstärkern, einem Gleichstrommotor und einem Drehzahlregler.
Der Antrieb funktioniert wie folgt. Die an den Motor angelegte Spannung folgt je nach Drehzahländerung automatisch dem Signal. Mit abnehmender Motordrehzahl steigt die Spannung und umgekehrt: Die Spannung hält den Drehzahlwert mit einer vorgegebenen Genauigkeit aufrecht, unabhängig von Lastwechsel und anderen Störfaktoren.
Der Einfluss verschiedener Störfaktoren auf die Drehzahl gleicht die Reaktivität der Arbeitsspule des Magnetverstärkers aus: Mit zunehmender Belastung steigt der Strom im Anker, was zu einer Verringerung des Widerstands der Arbeitsspule des Magnetverstärkers führt magnetischer Verstärker. Aufgrund einer Verringerung des Widerstands der Arbeitsspule steigt die Spannung im Motoranker, der Strom in den Wicklungen nimmt zu, was die Impedanz der Wicklungen des Arbeitsverstärkers weiter verringert. Infolge der allgemeinen Verringerung des Widerstands der Arbeitsspule erhöht sich die Spannung im Motoranker, was die Verringerung der Motordrehzahl ausgleicht. Die erforderliche Motordrehzahl wird über den Sollwert P und die Widerstände R1 – R4 eingestellt.
Die PMU-M ähnelt der PMU-Serie, die Magnetverstärker sind jedoch auf U-förmigen Kernen montiert. Antriebsleistung PMU-M von 0,1 bis 7 kW.
PMU-M-Gerät
Antriebe der PMU-M-Serie verwenden ein automatisches Geschwindigkeitsregelsystem mit Motorankerspannungs- und Stromrückmeldung. Der Magnetverstärker verfügt über zwei Steuerspulensätze. Durch einen von ihnen fließt ein Steuerstrom, der die algebraische Summe des Sollstroms und der Rückkopplungsströme ist, und der andere (Vorspannungsspule) dient der Auswahl des Arbeitspunktes des geraden Abschnitts der Kennlinie des Magnetverstärkers.
Zum Schutz vor unzulässig hohen Ankerstromwerten sind PMU-M-Antriebe der Baugrößen 8 bis 11 mit einer Strombegrenzung ausgestattet. Wenn der Ankerstrom die zulässigen Werte überschreitet, wird das Überstromrelais aktiviert, sein offener Kontakt öffnet und unterbricht den Versorgungsstromkreis der Steuerspule. Da die Vormagnetisierungsspule geschlossen bleibt, wird der magnetische Verstärker abgeschaltet und der Ankerstrom verringert. Der Betrieb der PMU-M-Antriebsschaltung ähnelt dem Betrieb der PMU-Antriebsschaltung.
PMU -P – Antriebe mit erhöhter Genauigkeit und erweitertem Regelbereich 100: 1. Automatisches Regelsystem mit Rückmeldung der Drehfrequenz, das über einen Tachogenerator und einen zwischengeschalteten Halbleiterverstärker erfolgt. Die Motorgeschwindigkeit wird durch Variation der Ankerspannung eingestellt.
Zur Regelung der Spannung an den Klemmen des Asynchronmotors können übrigens auch magnetische Verstärker sowie kontaktlose Starter eingesetzt werden.
Magnetisches Verstärker-Induktionsmotorsystem