Amplificadores magnéticos en máquinas de corte de metales

El amplificador magnético conmuta el circuito eléctrico cambiando su resistencia eléctrica inductiva dentro de amplios límites, cuyo valor depende del grado de saturación del circuito magnético.

Los amplificadores magnéticos se utilizan ampliamente en los accionamientos eléctricos de las máquinas de corte de metales debido a su confiabilidad y larga vida útil (se considera uno de los elementos más confiables de los sistemas de automatización), la ausencia de partes móviles, la posibilidad de realizar magnético amplificadores con una potencia de fracciones de vatios a cientos de kilovatios, alta resistencia y durabilidad en términos de carga de vibración y choque. Además, gracias a los amplificadores magnéticos, es posible sumar fácilmente las señales. Tienen altas ganancias. En los amplificadores magnéticos, no hay conexión eléctrica entre los circuitos de entrada y salida.

El principio de funcionamiento del amplificador magnético se basa en el uso de la no linealidad de la curva de magnetización de un material ferromagnético.Cuando se magnetiza CC, el núcleo del amplificador se satura y la inductancia de las bobinas de CA operativas del amplificador disminuye. Los devanados operativos generalmente se conectan en serie con la carga. Por lo tanto, el voltaje que se aplica a los devanados operativos del amplificador en el momento de la saturación antes de que el núcleo se sature se aplica a la carga.

La corriente de carga se controla variando la corriente en la bobina de polarización del amplificador magnético. La bobina de polarización se utiliza para crear la polarización inicial necesaria para cambiar la corriente en la carga de diferentes maneras según el signo de la polaridad de la señal de control, así como para seleccionar un punto en la sección de línea recta de la característica. La bobina de retroalimentación está diseñada para obtener la forma requerida de las características de salida.

Estructuralmente, el amplificador magnético es un núcleo hecho de lámina de material ferromagnético en el que se enrollan bobinas de CA y CC. Para eliminar interferencias, p. etc. c.Circuitos de CA de bobinas de CC Las bobinas de CA se enrollan por separado en el núcleo y las bobinas de CC cubren ambos núcleos.

Esquema del amplificador magnético más simple.

Un amplificador magnético puede tener varias bobinas de control. En este caso, en el modo de operación, la corriente en la carga estará determinada por la corriente total de control. Es decir, se puede utilizar como sumador de señales eléctricas no relacionadas (se suman las señales permanentes).

Los amplificadores magnéticos pueden ser tanto inversores como inversores. En los amplificadores magnéticos irreversibles, un cambio en la polaridad de la señal de control no provoca un cambio en la fase y el signo de la corriente de carga.

Los núcleos de los amplificadores magnéticos están hechos tanto de acero de transformador como de permaloide, y el acero de transformador se usa cuando la potencia del amplificador magnético es superior a 1 W. La magnitud de la inducción magnética en el núcleo de acero del transformador alcanza 0,8 — 1 . 0 T. El factor de amplificación de tales amplificadores magnéticos varía de 10 a 1000.

Permalloy se utiliza en amplificadores magnéticos cuya potencia es inferior a 1 V. Carácter rectangular bucles de histéresis para permaloy permite obtener una ganancia de 1000 a 10,000 y más.

El núcleo del amplificador magnético se carga desde placas separadas, como los núcleos de bobinas o transformadores.Los amplificadores magnéticos basados ​​​​en núcleos toroidales han ganado una amplia distribución que, a pesar de las dificultades tecnológicas en su producción, tienen una serie de ventajas, la primera de los cuales es la ausencia de entrehierros, lo que mejora las características del amplificador magnético.

Los siguientes esquemas de amplificadores magnéticos están muy extendidos: simple y de empuje, reversible e irreversible, monofásico y multifásico.

En las máquinas de corte de metales (y no solo de corte de metales), puede encontrar una variedad muy amplia de diseños de amplificadores magnéticos: serie UM-1P monofásica, serie UM-ZP trifásica ensamblada en seis núcleos en forma de U hechos de acero E310, serie TUM monofásica sobre núcleo toroidal, amplificadores magnéticos en bloque de la serie BD, que contienen, además de los amplificadores magnéticos, transformadores reductores, diodos y resistencias ensamblados en un panel. Los sistemas de accionamiento eléctrico se pueden construir en cualquier amplificador de esta serie.

Circuito de devanado del amplificador magnético UM-1P

Además, los accionamientos completos con amplificadores magnéticos y motores de CC se utilizan a menudo en varias máquinas de corte de metales, por ejemplo, un accionamiento muy común con amplificadores magnéticos PMU. Pero sin duda hablaremos de ello la próxima vez. Además, en la próxima publicación nos centraremos en los métodos para sintonizar amplificadores magnéticos y tocaremos una serie de otros temas que son de interés para cualquiera que se encuentre constantemente o se encontrará en el futuro cuando trabaje con amplificadores magnéticos.

Accionamientos completamente eléctricos con amplificadores magnéticos

A pesar de que los convertidores estáticos (tiristores, transistores de poder, Módulos IGBT), en nuestras plantas industriales todavía es muy común ver motores eléctricos y generadores de corriente continua trabajando en combinación con amplificadores magnéticos.

Los amplificadores magnéticos fueron los más utilizados en equipos industriales en la década de 1950. En general, en la era de la tecnología de semiconductores, existe la siguiente tendencia: el accionamiento asíncrono y síncrono (para alta potencia) se utiliza en accionamientos eléctricos no regulados y dispositivos de CC con electricidad o estática (rectificador de tirotrón o mercurio, amplificador magnético) para revisado.

Actualmente, con mayor frecuencia en las empresas nacionales en los esquemas de equipos eléctricos de máquinas, máquinas e instalaciones para corte de metales, es posible encontrar accionamientos eléctricos de corriente continua completos con amplificadores magnéticos de la serie PMU.

PMU: accionamiento con amplificadores magnéticos y rectificadores de selenio. El rango de ajuste de la velocidad del motor es 10: 1. El ajuste se realiza cambiando el voltaje del inducido de la velocidad nominal del motor.Sistema de control automático con retroalimentación electrónica. d s. motor, sin tacogenerador y amplificador intermedio. Potencia de accionamiento de 0,1 a 2 kW. El variador está diseñado para un voltaje de salida de puente rectificado de 340 a 380 V. Para obtener características de variador lo suficientemente rígidas, se introducen retroalimentaciones negativas de corriente y voltaje en el circuito.

Cada variador de la serie PMU es un conjunto que consta de una fuente de alimentación, rectificadores, amplificadores magnéticos, un motor de CC y un controlador de velocidad.

La unidad funciona de la siguiente manera. El voltaje aplicado al motor sigue automáticamente la señal dependiendo del cambio en su velocidad. A medida que disminuye la velocidad del motor, aumenta el voltaje y viceversa: el voltaje mantiene el valor de velocidad con una precisión dada, independientemente del cambio de carga y otros factores perturbadores.

La influencia de varios factores perturbadores en la velocidad de rotación compensa la reactividad de la bobina de trabajo del amplificador magnético: a medida que aumenta la carga, aumenta la corriente en la armadura, lo que conduce a una disminución de la resistencia de la bobina de trabajo del amplificador magnético Debido a una disminución en la resistencia de la bobina de trabajo, aumenta el voltaje en la armadura del motor, aumenta la corriente en los devanados, lo que reduce aún más la impedancia de los devanados del amplificador de trabajo.Como resultado de la disminución general de la resistencia de la bobina de trabajo, aumenta la tensión en el inducido del motor, lo que compensa la reducción de la velocidad del motor. La velocidad requerida del motor se establece utilizando el punto de referencia P y las resistencias R1 — R4.

El PMU-M es similar a la serie PMU, pero los amplificadores magnéticos están ensamblados en núcleos en forma de U. Potencia de accionamiento PMU-M de 0,1 a 7 kW.

dispositivo PMU-M

Los variadores de la serie PMU-M utilizan un sistema de control de velocidad automático con voltaje de armadura del motor y retroalimentación de corriente. El amplificador magnético tiene dos conjuntos de bobinas de control. Por uno de ellos circula una corriente de control, que es la suma algebraica de la corriente de consigna y las corrientes de realimentación, y el otro (bobina de polarización) sirve para seleccionar el punto de funcionamiento del tramo recto de la característica del amplificador magnético.

Para protegerse contra valores de corriente de armadura inaceptablemente altos, los convertidores de frecuencia PMU-M de tamaño 8 a 11 están equipados con un limitador de corriente. Cuando la corriente de armadura excede los valores permitidos, el relé de sobrecorriente se activa, su contacto abierto se abre e interrumpe el circuito de alimentación de la bobina de control. Como la bobina de polarización permanece cerrada, el amplificador magnético se desactiva y la corriente del inducido se reduce. El funcionamiento del circuito de activación de la PMU-M es similar al funcionamiento del circuito de activación de la PMU.

PMU -P: unidades con mayor precisión y rango de control extendido 100: 1. Sistema de control automático con retroalimentación para la frecuencia de rotación, que se lleva a cabo utilizando un tacogenerador y un amplificador semiconductor intermedio. La velocidad del motor se ajusta variando el voltaje del inducido.

Por cierto, los amplificadores magnéticos también se pueden usar para regular el voltaje en los terminales del motor asíncrono, así como los arrancadores sin contacto.

Sistema de motor de inducción de amplificador magnético