Конструкция и принцип работы тиристорных усилителей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт геологии и нефтегазодобычи

 

Кафедра кибернетических систем

 

 

 

УСИЛИТЕЛИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ

методические указания для выполнения лабораторной работы

по дисциплине «Основы автоматизации технологических процессов»

для студентов направления 131000.62 – Нефтегазовое дело

очной, заочной, заочной с сокращенным сроком формы обучения

 

Тюмень

ТюмГНГУ

2015

Усилители системы автоматики. [Текст]: методические указания для лабораторных занятий для студентов, обучающихся по направлению 131000.62 – Нефтегазовое дело очной, заочной,заочной с сокращенным сроком формы обучения/ сост. В.И. Смирнов; Д.В. Смирнов; Тюменский государственный нефтегазовый университет.– Тюмень: Издательский центр БИК ТюмГНГУ 2015.– 16 с.

 

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры кибернетических систем

«___» __________ 201__ года, протокол № __.

 

 

Аннотация

 

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 131000.62-Нефтегазовое дело очной, заочной,заочной с сокращенным сроком формы обучения.

Приведены основные теоретические сведения, необходимые для выполнения лабораторной работы. Представлен план выполнения лабораторной работы, сформулированы требования к оформлению.

Содержание

Введение	4
Назначениеметодическихуказаний	4
Требования к знаниям и умениям студентов	4
1.Содержание лабораторной работы	4
1.1 Цель работы	4
1.2 Виды и назначение усилителей	4
1.3 Конструкция и принцип работы тиристорных усилителей	5
1.4 Конструкция и принцип работы операционных усилителей	7
1.5 Порядок выполнения работы	9
1.6 Задания к лабораторной работе	10
1.6.1 Исследование тиристорного усилителя	10
1.6.2 Исследование операционных усилителей	11
1.7 Основные правила по технике безопасности	13
1.8 Оборудование по лабораторной работе	14
1.9 Отчетность по лабораторной работе	14
1.10 Контрольные вопросы	14
2. Критерии оценки работы студентов	14
Список литературы	15

 

ВВЕДЕНИЕ

Данная лабораторная работа посвящена изучению усилителей систем автоматики.

Методические указания для лабораторной работы разработаны для ознакомления с устройством и принципом работы различных видов усилителей   и их применением в автоматизации.

 

НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

Лабораторная работа предназначена для изучения конструкции и применения усилителей в системах автоматизации.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ СТУДЕНТОВ

 

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны:

знать:

- устройство и принцип работы различных видов усилителей;

- классификацию, критерии выбора и условия применения усилителей.

уметь:

- определять необходимость применения усилителей в зависимости от поставленной задачи;

- строить графики статических усилителей;

- рассчитывать основные параметры усилителей.

Содержание лабораторной работы

 

Цель работы

 

Изучить устройство, принцип действия, применение тиристорных и операционных усилителей в системах автоматики. Снять статические характеристики и определить коэффициенты усиления усилителей.

Виды и назначение усилителей.

 

В системах автоматики усилители увеличивают мощность входного сигнала, так как сигналы датчиков, как правило, имеют мощность недостаточную, чтобы привести в действие исполнительный механизм или не могут передаваться на расстояние от объекта управления. Поэтому, почти всегда, в системе автоматики необходимо усиление сигнала.

Усилителем называется устройство для преобразования маломощного входного сигнала в более мощный выходной сигнал за счет энергии постороннего источника питания.

 В зависимости от вида энергии вспомогательного источника усилители делятся на электри­ческие, гидравлические, пневматические и комбинированные.

Основным видом усилителей систем автоматики являются электрические, которые в зависимости от физического принципа, положенного в основу процесса усиления, могут быть электронными, магнитными, электромеханическими и другими.

К электромеханическим усилителям относятся электромашинные усилители и электромагнитные реле. Электромашинные усилители (ЭМУ) сейчас применяются редко, так как появление мощных тиристоров , способных переключать токи до нескольких тысяч ампер, позволяет создавать более совершенные усилители с выходной мощностью до десятков киловатт. ЭМУ - это электрическая машина постоянного тока, которая имеет специальные обмотки управления и приводится в действие двигателем переменного тока. Недостатками такого усилителя является наличие трущихся контактов, большие габариты, невысокий КПД. Электромагнитные реле, несмотря на сравнительно невысокую надежность, долговечность и ограниченное быстродействие, в ряде случаев успешно конкурируют с транзисторными и тиристорными усилителями. 

В электромагнитных реле электрический сигнал преобразуется в перемещение якоря электромагнита, которое вызывает замыкание и размыкание контактов. Электромагнитные реле можно рассматривать как один из видов усилителей, так как мощность сигнала, необходимого для срабатывания реле, существенно меньше мощности, которой управляют контакты реле. Магнитные усилители (МУ) представляют собой устройство, состоящее из ферромагнитного сердечника и обмоток. Принцип действия МУ основан на нелинейном характере кривой намагничива­ния материала сердечника: В=F(Н).

 

Конструкция и принцип работы тиристорных усилителей.

 

В настоящей лабораторной работе рассматриваются электронные усилители, в которых используются тиристоры и полупроводниковые операционные усилители.

Тиристоры - это полупроводниковые малогабаритные приборы. Они имеют четырехслойную р-n-р-n структуру, моментом их включения можно управлять вспомогательным импульсом тока, который подается на управляющий электрод и открывает р-п-переход, прилегающий к катоду. После открывания тиристора все три его перехода смещаются в прямом направлении и тиристор пропускает прямой ток. Ток нагрузки, протекая через тиристор, создает такую большую концентрацию носителей заряда, что управляющие свойства тиристора теряются. При спадании тока нагрузки до нуля тиристор запирается и управляющие свойства восстанавливаются. Вольт-амперная характеристика тиристора (рис.1.1) при небольших прямых токах I_пр имеет несколько ветвей, соответствующих различным токам управления I_У.

Чем больше ток управляющего электрода, тем меньше напряжение включения тиристора U_B. Если к аноду тиристора прикладывается переменное напряжение с амплитудой, меньшей U_{В max}, то включение тиристора будет происходить лишь в момент подачи импульса тока на управляющий электрод. Для включения требуется, чтобы амплитуда импульса была достаточной для снижения напряжения включения U_Вдо величины, меньшей, чем напряжение анод-катод тиристора U_a. Выключение тиристора возможно лишь при снижении тока анода I_пр до величины, меньшей тока отключения, который настолько мал по сравнению с прямым током тиристора, что его почти всегда считают равным нулю.

 

Рисунок 1.1Вольт-амперная характеристика тиристора

 

В схеме, содержащей источник питания Е, тиристор VS и резистор R (рис.1.2) возможны два устойчивых состояния, одно из которых соответствует открытому, а второе закрытому тиристору. Часть характеристики от нуля до точки А соответствует прямому току отключенного тиристора , а участок характеристики от точки А до точки Б соответствует прямому току открытого тиристора. Повышение напряжения источника от нуля до Е вызывает при I_У =0 перемещение рабочей точки по нижней ветви характеристики до точки А. Если теперь подать управляющий импульс тока с амплитудой I_У1 и с длительностью , достаточной для поддержания этого тока на время открывания тиристора , то рабочая точка перейдет скачком в положение Б, соответствующее открытому тиристору

 

.

 

 

Рисунок 1.2 Схема включения тиристора

Спад открывающего импульса тока в цепи управления не оказывает влияния на процессы в открытом тиристоре. Его рабочая точка остается в положении Б. Восстановление управляющих свойств тиристора произойдет лишь при его обесточивший на время, большее времени его закрывания.

В открытом состоянии тиристор способен пропускать очень большие токи (до нескольких сот ампер). Тиристоры используются в усилителях мощности, управляемых выпрямителях, для коммутации больших токов.

 

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 858; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!