Потенциальный разделитель (ПР на рис. 9.19) представляет собой последовательное соединение модулятора, трансформатора и демодулятора.
Модулятор – это узел ПР, который осуществляет преобразование медленно изменяющегося сигнала u2 постоянного тока (u2 выделен на рис. 8.22) в сигнал uM переменного тока (не обязательно синусоидального), имеющего амплитуду, пропорциональную u2. Этот процесс называют амплитудноймодуляцией переменного тока (несущей) сигналом (u2).
Для выделения передаваемого в ПР сигнала u2 из модулированного переменного напряжения uMнеобходимо преобразовать это напряжение в напряжение постоянного тока. Эту операцию называют демодуляцией.
Демодулятор – узел ПР, который осуществляет демодуляцию сигнала переменного тока. В радиотехнике операция выделения моделирующего сигнала обычно называется детектированием и в соответствии с этим устройство, выполняющее эту операцию, называют детектором. Для автоматических систем демодулятор называют также фазовым дискриминатором.
Упрощенная электрическая схема потенциального разделителя с кольцевым модулятором и амплитудным детектором показана на рис. 9.22а.
| Рис 9.22. Электрическая схема потенциального разделителя (а), вольтамперная характеристика диодов (б) и временные диаграммы преобразования сигнала (б) |
Принцип работы кольцевого модулятора основан на свойстве диодов пропускать ток в одном направлении и не пропускать его в противоположном направлении. Диоды VD1, VD2, VD3, VD4 кольцевого модулятора включены в плечи моста. Применяются диоды с одинаковыми вольтамперными характеристиками (ВАХ). На рис. 9.22б ВАХ диода представлена в виде кусочно-линейной зависимости тока IVD от напряжения UVD (для номинального режима работы модулятора). Вправо от начала координат ВАХ откладывается прямое напряжение на диоде, влево - обратное.
Режим работы модулятора определяется переменным коммутирующим напряжением uк, которое приложено между точками a и b моста от вторичной обмотки трансформатора Т1. В полупериоде коммутирующего напряжения, в котором его плюс приложен к точке а, коммутирующие токи идут в направлениях:от точки a через диоды VD1, VD2 к точке b;от точки a через диод VD1 с точке с и далее через верхнюю секцию обмотки трансформатора Т2 (сверху вниз), источник входного сигнала u2 к среднему выводу обмотки трансформатора Т1;от среднего вывода обмотки трансформатора Т1 через источник сигнала u2, верхнюю секцию трансформатора Т2 (снизу вверх), диод VD2 к токе b.
По верхней секции обмотки трансформатора Т2 один коммутирующий ток, обозначим его i↓, протекает сверху вниз, другой i↑ – снизу вверх. По нижней секции обмотки Т2 коммутирующие токи не протекают. При смене полярности напряжения uк, т.е. в полупериоде, в котором плюс uк приложен к точке b, коммутирующие токи i↑, i↓ будут протекать по нижней секции обмотки трансформатора Т2. Результирующий ток iS =i↓ -i↑ равен нулю.
При u2=0 имеем только i↑ =i↓ . Следовательно, тока во входной обмотке трансформатора Т2 нет, напряжение uD на выходе модулятора и, соответственно, на входе амплитудного детектора равно нулю.
Если u2≠0, то потенциалы средних выводов обмоток трансформаторов Т1 и Т2 будут различаться. Следовательно, по одной секции обмотки Т2 в течение полупериода напряжения uк будет протекать ток, созданный источником сигнала u2. В следующем полупериоде ток будет протекать по другой секции и т.д. В результате на выходе модулятора формируется переменное напряжение uD , амплитуда которого пропорциональна величине напряжения u2. Амплитудная модуляция несущей uк сигналом u2 иллюстрируется левой и средней диаграммами на рис. 9.22в.
Демодулятор (в рассматриваемом случае амплитудный детектор) состоит из однополупериодного выпрямителя, выполненного на диоде VD5, и емкостного С-фильтра (см. рис. 8.25а). Получая на входе переменное напряжение uD, амплитуда которого изменяется в соответствии с сигналом u2, детектор выделяет огибающую этого напряжения (правая диаграмма на рис. 9.22в).
Амплитудный детектор имеет недостаток – он не реагирует на полярность напряжения u2. Этот недостаток может быть устранен, если в качестве демодулятора применить рассмотренный кольцевой модулятор, поменяв местами роли входа и выхода.
Глава 10
ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМЫЕ ТОРМОЗНЫЕ
УСТРОЙСТВА И МУФТЫ
Общие сведения
В составе кинематической цепи некоторых электроприводов предусматриваются электромеханические аппараты, с помощью которых осуществляется управление передачей механической энергии от двигателя до рабочего органа механизмаи в обратном направлении (см. п. 1.1.3, п. 1.2.1). К таким устройствам относятся дистанционно управляемые тормозы и муфты (см. п.1.4.1).
В электроприводах грузоподъемных механизмов, ворот шлюзов и др. применяются механические тормозные устройства для быстрой остановки и удержания в определенном положении рабочего органа механизма. Конструкции тормозов (колодочные, дисковые, ленточные) разнообразны. Наибольшее применение получили колодочные тормозы. Торможение вала колодочным тормозом создается за счет прижатия колодок к тормозному шкиву (барабану), закрепленному на валу. Прижатие колодок тормоза к шкиву создается пружиной. Отжимаются колодки от шкива с помощью электромагнита (см. п. 3.3.1), якорь которого перемещается под действием электромагнитной силы тяги, преодолевая силу противодействия со стороны пружины. Фактически в таком электромагнитном тормозе используется электромагнитный привод, рассмотренный в разделе 3 (см. п. 3.2.2, п. 3.3).
С помощью муфты передается вращающий момент от ведущего вала до ведомого вала. В качестве дистанционно управляемых муфт наибольшее применение получили электромагнитные фрикционные муфты дисковые и порошковые, а также асинхронныемуфты скольжения, аналогичные по принципу действия асинхронной электрической машине.
Продолжительная работа фрикционной муфты в режиме управления скоростью ведомого вала приводит к ее повышенному нагреву из-за трения фрикционных частей вследствие их проскальзывания (пробуксовки). Поэтому фрикционные муфты используют в кратковременных режимах включения и отключения. Они позволяют повысить быстродействие электропривода за счет снижения инерционности части кинематической цепи, управляемой муфтой.
Асинхронные муфты скольжения не имеют фрикционных частей и поэтому не нагреваются так, как фрикционные муфты. Асинхронные муфты используют при длительных режимах управления скоростью вращения ведомого вала. Ведущий вал вращается, как правило, с постоянной скоростью за счет того, что двигатель электропривода работает в режиме источника скорости (см. п. 1.2.2).
