9zip.ru Инструкции Вибропреобразователь с синхронным выпрямлением

Вибропреобразователь с синхронным выпрямлением имеет в настоящее время наибольшее распространение по сравнению с другими типами. В то же время различные электромагнитные процессы, встречающиеся и в других типах вибропреобразователей, в данном типе преобразователя наблюдаются в наиболее чистом, удобном для изучения виде. Поэтому мы рассмотрим здесь подробно именно синхронный тип вибропреобразователя.

В синхронном преобразователе контактные группы, коммутирующие первичное и вторичное напряжения, приводятся в движение от одного и того же якоря.

Как видим из схемы, один полюс батареи присоединен к средней точке первичной обмотки трансформатора, в то время как другой полюс при работе контактов попеременно подключается то к одному, то к другому концу, этой же обмотки. Таким образом к трансформатору оказывается приложенным напряжение прямоугольной формы, а в сердечнике его возникает переменный магнитный поток. На протяжении половины периода напряжение остается постоянным. Магнитный поток в это время должен изменяться по линейному закону, поскольку
Если пренебречь временем перелета контактов, т.е. считать, что изменение полярности напряжения в трансформаторе происходит мгновенно, то кривые напряжения и магнитного потока в установившемся режиме должны были бы иметь вид. В этом идеальном случае напряжение изменялось бы по прямоугольному закону, а ток — по закону треугольника (ток и магнитный поток пропорциональны друг другу, поэтому их кривые имеют одинаковую форму и различаются только масштабами).

В действительности, как было показано в гл. 1, время перелета якоря составляет вполне определенную величину— около 20% от продолжительности полупериода. Поэтому кривая напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора со стороны батареи, имеет вид. При такой форме напряжения магнитный поток (и ток) должен был бы изменяться по закону разрывной функции, как показано. Вследствие наличия в цепи неизбежных индуктивностей это вызвало бы весьма большие напряжения при коммутации и в конечном счете — быстрое разрушение контактов.

Для улучшения коммутации обычно применяют специальный коммутирующий или как его чаще называют буферный конденсатор, обозначенный С. Часто этот конденсатор не совсем правильно называют «искрогасящим». Мы увидим в дальнейшем, что буферный конденсатор не только облегчает коммутацию и тем самым уменьшает искрение контактов, но, кроме того, оказывает влияние на протекание основных энергетических процессов в вибропреобразователе.
Буферный конденсатор может быть подключен как к Первичной, так и ко вторичной обмотке трансформатора. Чаще всего его присоединяют к концам вторичной обмотки. В дальнейшем, простоты ради, будем считать, что вся буферная емкость находится в первичной цепи, как показано пунктиром. С принципиальной точки зрения это эквивалентно подключению ко вторичной цепи емкости, уменьшенной в отношении квадрата коэффициента трансформации.

При работе вибропреобразователя происходит следующее. Когда контакты замкнуты, на трансформаторе, а следовательно, и на буферном конденсаторе, поддерживается постоянное напряжение, равное напряжению батареи. В момент размыкания контактов батарея отключается и происходит свободный колебательный разряд конденсатора на обмотку трансформатора. При этом напряжение изменяется по закону синуса.

В тот момент, когда якорный контакт коснется противоположного неподвижного контакта, напряжение на трансформаторе снова становится равным напряжению батареи, но с обратной полярностью. Форма кривой напряжения на трансформаторе будет зависеть от того, какая часть синусоиды колебательного разряда умещается в промежутке, соответствующем времени перелета якоря. Можно, например, так подобрать собственную частоту колебательного контура, образованного буферным конденсатором и соединенной с ним обмоткой трансформатора (для краткости назовем этот контур буферным контуром), чтобы мгновенное значение напряжения на трансформаторе в момент замыкания контактов как раз равнялось нт пряжению батареи. Такой режим называется критическим.

Критический режим работы вибропреобразователя во многих отношениях весьма выгоден. Особенно благоприятен он в отношении сохранности контактов, ибо в критическом режиме напряжение между контактами в момент коммутации равно нулю.

Так называемый закритический режим. В нем время перелета якоря настолько велико по сравнению с периодом собственных колебаний буферного контура, что напряжение на конденсаторе в момент замыкания контактов превышает напряжение батареи. Разность этих двух напряжений оказывается приложенной к контактам в момент их замыкания. Это сокращает срок службы контактов и, кроме того, создает радиопомехи и вредные нестационарные явления. В результате работы в закритическом режиме разностное напряжение возрастает, что приводит к быстрому выходу из строя вибропреобразователя.

Объясняется это тем, что, как уже было оказано, наличие коммутационного напряжения способствует разрушению контактных поверхностей, т. е. ведет к увеличению зазора между контактами, увеличению времени перелета якоря и дальнейшему увеличению напряжения коммутации. При этом напряжение на трансформаторе может достигнуть опасной величины, достаточной для пробоя изоляции трансформатора или других деталей вибропреобразователя. Из cказанного ясно, что закритический режим работы вибропреобразователя безусловно недопустим.

Докритический режим является нормальным режимом работы вибропреобразователя. Регулировка вибропреобразователей на заводе производится е таким расчетом, чтобы новый вибропреобразователь работал в докритическом режиме. Затем по мере износа контактов время перелета якоря увеличивается и вибропреобразователь постепенно приближается к критическому режиму, достигая его в конце срока службы.

В приведенных рассуждениях мы исходили из того, что режим работы вибропреобразователя определяется временем перелета якоря, поскольку емкость буферного конденсатора считалась заданной. Если исходить из обратного, считая, что мы имеем правильно отрегулированный вибропреобразователь с заданным временем перелета якоря, то любой режим может быть получен соответствующим выбором буферной емкости.

Таким образом вибропреобразователь е новым или мало изношенным вибропреобразователем всегда должен работать в докри-тическом режиме. Для этого достаточно, чтобы емкость буферного конденсатора была заведомо больше так называемой критической емкости, т. е. такой величины, при которой наступает критический режим. Рекомендуется брать емкость буферного конденсатора вдвое больше критической. Этим правилом пользуются при регулировке вибропреобразователей.

Для расчета критической величины емкости обратимся к схеме, изображающей с некоторыми подробностями ход изменения напряжения, тока и магнитного потока трансформатора при критическом режиме. Простоты ради, положим нагрузку отсутствующей, ибо очевидно, что величина буферной емкости не связана с током нагрузки. В этом случае весь ток, протекающий по обмотке трансформатора, будет состоять только из тока намагничивания при замкнутых контактах

Написанное равенство токов соблюдается при любом значении буферной емкости. Поэтому для отыскания критической величины емкости необходимо использовать еще и то обстоятельство, что в критическом режиме не только ток, но и напряжение на трансформаторе изменяется по непрерывному закону. Это значит, что напряжение на трансформаторе в момент замыкания контактов равно напряжению колебательного разряда буферного конденсатора на индуктивность обмотки трансформатора. Но напряжение на индуктивности пропорционально первой производной от тока.

Точное определение величины буферной емкости расчетным путем затруднено из-за того, что индуктивность трансформатора зависит от магнитного сопротивления сердечника, которое в свою очередь зависит от величины индукции, от формы кривой намагничивания и от многих других (факторов, трудно поддающихся точному учету. Поэтому выбор величины емкости буферного конденсатора обычно производится опытным путем по кривой напряжения на трансформаторе, наблюдаемой на экране осциллографа.

Понравилась статья? Емеля говорит: поделись с друзьями!