Оконечный каскад усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем

Таким образом, было проведено моделирование поведения пьезокерамического цилиндра в программной системе ANSYS и получены:

^ визуальное изображение общей деформации измерительного преобразователя в форме полого пустого цилиндра и её числовые значения в долях метра;

^ распределение скоростей течения любой жидкости внутри пьезокерамического цилиндра, при этом максимальная скорость равна 1,203 м/с;

^ распределение давления на внутреннюю поверхность цилиндра при максимальной скорости течения жидкости, при этом максимальное давление равно 169,48 Па;

^ общая деформация (перемещение) в долях метра пьезокерамического цилиндра под воздействием давления жидкости на внутреннюю поверхность.

Полученные данные являются корректными и полностью подтверждают теоретические выводы и расчёты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шикина В. Е. Расчёт частоты колебаний пьезокерамического первичного преобразователя для массового расходомера жидкостей / В. Е. Шикина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2014. - №1 (29). - С. 54-63.

2. Шарапов В. М., Мусиенко М. П., Шарапова Е. В. Пьезоэлектрические датчики / под ред. В. М. Шарапова. - М. : Техносфера, 2006.

3. Шикина В. Е. Использование пьезоэлектрического материала для изготовления датчика массового расходомера жидкости // Вестник Ульяновского государственного технического университета. -2013. - №3. - С. 72-74.

Шикина Виктория Евгеньевна, старший преподаватель кафедры «Измерительно-вычислительные комплексы» УлГТУ.

Поступила 06.04.2016 г.

УДК 621.375:621.313.333 В. Н. ШИВРИНСКИЙ

ОКОНЕЧНЫЙ КАСКАД УСИЛИТЕЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Рассматриваются схемы оконечных каскадов транзисторных усилителей переменного тока для управления двухфазным асинхронным двигателем.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, выходной трансформатор, диод, оконечный каскад усилителя, транзистор

Усилитель может быть использован в измерительных приборах, имеющих в своём составе автоматические следящие системы. В приборных следящих системах широкое распространение получил двухтактный усилитель мощности [1] со стабилизированным смещением на базах транзисторов, работающий в режиме класса В (рис. 1).

При работе двухтактного каскада в режиме класса В на базы транзисторов необходимо подать начальное напряжение смещения 0,2^0,4 В, начиная с которого резко уменьшается входное сопротивление транзистора и в цепи

© Шивринский В. Н., 2016

базы возникает заметный ток.

Для получения такого смещения используется диод включённый в прямом

направлении. При работе каскада в режиме класса В импульсы тока в коллекторных цепях возникают поочередно, при этом наибольшее значение мощности рассеяния на коллекторах транзисторов наблюдается при мощности, составляющей примерно 40% от максимального значения [1].

Однако в приборной следящей системе, кроме усилителя, необходимо дополнительное устройство в виде тахогенератора для обратной связи, пропорциональной скорости вращения ротора двигателя.

Рис. 1. Схема двухтактного выходного каскада со стабилизированным смещением на базах транзисторов

В настоящей работе рассматривается оконечный каскад усилителя мощности, работающего в режиме класса В, для системы управления двухфазным асинхронным двигателем, в котором сигнал для обратной связи следящей системы, пропорциональный скорости вращения ротора двигателя, вырабатывается без тахогенератора

непосредственно в схеме усилителя [2].

Усилитель мощности со стабилизированным смещением на базах транзисторов, работающий в режиме класса В, содержит входной трансформатор Трь двухтактный оконечный каскад со стабилизированным диодом УВ1 и сопротивлением R смещением на базах транзисторов УТЬ УТ2 и выходной трансформатор Тр2 (рис. 2).

Обмотки L1, L2 управления двигателя М1 подключены к коллекторам транзисторов УТЬ УТ2, а первичная обмотка выходного трансформатора Тр2 подсоединена к коллекторам транзисторов через диоды УВ2, УВ3, включённые в обратном направлении.

При этом средняя точка первичной обмотки выходного трансформатора Тр2 и другие концы обмоток Ll, L2 управления двигателя М1 соединены между собой и подключены к источнику ип питания оконечного каскада. Обмотка L3 возбуждения двигателя М1 запитывается напряжением ивозб переменного тока, сдвинутого по фазе на 90° относительно напряжения на обмотках L1, L2 управления.

Сигнал ивх управления двигателем М1 подаётся на первичную обмотку входного трансформатора Тр1. Сигнал ивых для обратной связи следящей системы снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр2.

Рис. 2. Схема усилителя системы управления двигателем

Оконечный каскад усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем работает следующим образом. При подаче на первичную обмотку входного трансформатора Тр1 сигнала управления двигателем импульсы тока в коллекторных цепях транзисторов УТ1, УТ2, работающих в режиме класса В, возникают поочередно.

На протяжении первого полупериода открывается коллекторная цепь транзистора УТ1, а на протяжении второго полупериода - цепь транзистора УТ2. Поскольку импульсы коллекторных токов проходят через обмотки L1, L2 двигателя М1, то их действия суммируются, что и приводит к вращению ротора двигателя.

Так как первичная обмотка выходного трансформатора Тр2 подсоединена к коллекторам транзисторов УТ1, УТ2 через диоды УВ2, УВ3, включённые в обратном направлении, то коллекторные токи транзисторов УТ1, УТ2 через первичную обмотку выходного трансформатора Тр2 не проходят.

В то же время на протяжении второго полупериода закрывается коллекторная цепь транзистора УТ1, а на протяжении первого полупериода - коллекторная цепь транзистора УТ2. Импульсы коллекторных токов через обмотки L1, L2 двигателя не проходят. В эти моменты времени в обмотках L1, L2 индуктируются напряжения, пропорциональные скорости вращения ротора двигателя.

Индуктируемые в обмотках Lь L2 напряжения через диоды УВ2, УВ3 прикладываются к половинам первичной обмотки выходного трансформатора Тр2. На протяжении первого полупериода открывается диод УВ3, а на протяжении второго полупериода - диод УВ2.

Импульсы, индуктируемых этими

напряжениями токов, проходят через половины первичной обмотки выходного трансформатора Тр2, и их действия суммируются. Во вторичной обмотке выходного трансформатора Тр2 формируется напряжение переменного тока ивых, пропорциональное скорости вращения ротора двигателя.

Результаты экспериментального исследования опытного образца предлагаемого оконечного каскада усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем (рис. 2) приведены на рис. 3, где 1Ь 12 - зависимости изменения импульсов тока в коллекторных цепях транзисторов УТЬ УТ2, работающих в режиме класса В; 13, 14 - зависимости изменения

импульсов тока через диоды VD2, VD3 (а следовательно, и через половины первичной обмотки выходного трансформатора Тр2); ивых -зависимость изменения напряжения во вторичной обмотке выходного трансформатора Тр2 за два периода входного сигнала управления двигателем.

Исследования показали, что предлагаемый оконечный каскад усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем имеет возможность выделения сигнала для обратной связи следящей системы, пропорционального скорости вращения ротора двигателя.

Предлагаемый оконечный каскад усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем может найти применение в измерительных приборах, имеющих в своём составе автоматические следящие системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баркан В. Ф. Усилительная и импульсная техника. - М. : Машиностроение, 1981. - 230 с.

2. Патент 159898 Российской Федерации на полезную модель, МПК H03F 3/20 (2006.01). Оконечный каскад усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем / В. Н. Шивринский; заявитель и патентообладатель Ульяновский государственный технический университет - №2015146273/08 ; заявлен 27.10.2015 ; опубликован 20.02.2016, Бюл. №5.2 с.

Рис. 3. Временные диаграммы сигналов в схеме усилителя системы управления двухфазным асинхронным двигателем

Шивринский Вячеслав Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Измерительно-вычислительные комплексы» УлГТУ. Имеет научные работы в области авиационного приборостроения.

Поступила 23.06.2016 г.