Для управления мощными устройствами (до нескольких десятков кВт) применяют так называемые электромашинные усилители (ЭМУ).
Электромашинный усилитель представляет собой генератор постоянного тока, приводимый во вращение с постоянной скоростью специальным приводом. Обычно таким приводом является трехфазный нерегулируемый асинхронный двигатель переменного тока. На обмотку возбуждения электромашинного усилителя подается усиливаемый сигнал, а выходным сигналом является напряжение, снимаемое со щеток генератора. Показателем усиления здесь служит коэффициент усиления по мощности /Гр , равный отношению выходной электрической мощности Рьих к входной электрической мощности Рп :
ЭМУ обладает электромагнитной инерцией , которая характеризуется постоянной времени эквивалентной электромагнитной цепи Г, причем Т = L / R. Наибольшую электромагнитную инерцию имеет цепь управления выходной ступени, так как эта ступень наиболее мощная и в ней расходуется наибольшая электромагнитная энергия. Обычно в ЭМУ постоянная времени составляет 0,02…0,25 с.
Для увеличения коэффициента усиления необходимо увеличивать число витков обмотки управления (возбуждения).
Это приводит к увеличению индуктивности обмотки и росту постоянной времени. Потому для сравнительной оценки качества ЭМУ различных видов необходимо сопоставлять как коэффициент усиления по мощности КрУ так и постоянную времени Т. Отношение этих величин называется коэффициентом добротности ЭМУ:
Чем больше КЛ9 тем совершеннее ЭМУ.
Генератор постоянного тока является простейшим ЭМУ, что показано на рис. 7.14. На этой схеме двигатель М, вращает с постоянной скоростью п0 якорь генератора G. Обычно это асин;
— хронный трехфазный нерегулируемый двигатель переменного тока, но может быть также использован двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов со стабилизатором оборотов (центробежным вибрационным регулятором), а также и другие типы двигателей с постоянными оборотами. Напряжение со щеток ЭМУ поступает на щетки исполнительного двигателя М 2 с независимым возбуждением. Напряжение, поступившее на щетки исполнительного двигателя М2 , пропорционально управляющему напряжению Uyt поступившему на обмотку возбуждения ЭМУ.
Принцип работы машин постоянного тока конструкция машин постоянного тока
... двигателей постоянного тока из отдельных листов элек-тротехнической стали. Штамп в листе одновременно выру-бает ярмо, пазы, главные и дополнительные полюсы. Характеристики генератора смешанного возбуждения Параллельная обмотка возбуждения ... миллиметров у машин большей мощности. При вращении якоря его ... показал, что правильно спроектированная и качественно изготовлен-ная машина постоянного тока ...
В зависимости от способа возбуждения все ЭМУ делятся на ЭМУ продольного поля , где основной поток возбуждения направлен по продольной оси машины, и ЭМУ поперечного поля.
На рис. 7.14 представлена схема однокаскадного усилителя продольного поля. Такую схему называют также схемой с независимым возбуждением. Мощность управления Р составляет здесь примерно 1…3% выходной мощности. Следовательно, коэффициент усиления по мощности Кр составляет здесь 30… 100.
Можно соединить два ЭМУ так, чтобы первый был возбудителем второго. В результате получается двухкаскадный усилитель, коэффициент усиления которого равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада:
Увеличить коэффициент усиления можно введением положительной обратной связи. Если в дополнение к независимому.
возбуждению в ЭМУ ввести обмотку самовозбуждения, то к обмотке управления потребуется подводить только часть энергии, необходимой для создания потока. Остальная необходимая энергия будет поступать от обмотки самовозбуждения в виде положительной обратной связи. Обмотку самовозбуждения можно включать как последовательно, так и параллельно с обмоткой якоря. Для того чтобы предотвратить самопроизвольное возбуждение ЭМУ, необходимо установить сопротивление цепи самовозбуждения несколько большим определенного порога, называемого критическим сопротивлением. Это показано на рис. 7.15. На этом рисунке: — обмотка управления; ^ — обмотка самовозбуждения; R — резистор регулирования процесса самовозбуждения [https:// , 17].
В обычной электромашине постоянного тока поперечная реакция якоря искажает поле главных полюсов и вызывает искрение щеток. Поэтому принимают меры для ослабления поперечной реакции якоря. В ЭМУ с поперечным полем поперечный магнитный поток реакции якоря используется для получения ЭДС. С этой целью на коллекторе двухполюсной электромашины устанавливают дополнительную пару щеток q — q, ось которых перпендикулярна оси основных щеток d— d, как показано на рис. 7.16.
На этом рисунке двигатель, вращающий с постоянной скоростью якорь ЭМУ, условно не показан. Обмотка JV расположена на полюсах генератора, образующего ЭМУ. На нее подается управляющий ток /у . В результате взаимодействия магнитодвижущей силы Iy wy> где wy — число витков обмотки Wy , вдоль продольной оси электромашины создается поток Фя . Под действием этого потока в поперечной цепи электромашины наводится ЭДС Ец . Поперечная пара щеток q — q замыкается накоротко или через небольшое сопротивление подмагничивающей обмотки Wn . Поэтому даже небольшая Ея вызывает значительный ток Iqi который, протекая по обмотке якоря, создает поперечный магнитный поток Ф,. Якорь, вращаясь в созданном самим собой поперечном магнитном поле, наводит ЭДС продольной цепи Es Под действием Ed в цепи нагрузки возникает ток /,.
Технология ремонта обмоток электрических машин
... в пазы сердечника статора проводов катушки всыпной обмотки При ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа обмотки снять с натуры ее обмоточные данные (диаметр ...
Такой усилитель представляет собой одноякорный двухступенчатый (двухкаскадный) усилитель, у которого поток второй ступени создается поперечной реакцией якоря первой ступени усиления. Поэтому такие ЭМУ называют также ЭМУ поперечного поля.
Усилитель, принципиальная схема которого показана на рис. 7.16, работоспособен только при небольших токах нагрузки I d . Сущность этого явления видна из следующего. Если к щеткам продольной цепи подключить нагрузку Дн , то через обмотку якоря пойдет ток Id . Возникающая при этом реакция якоря будет направлена вдоль продольной оси и будет действовать навстречу управляющему потоку Фу . Для компенсации продольной реакции якоря в ЭМУ с поперечным полем кроме управляющей обмотки помещают также компенсационную обмотку. Компенсационная обмотка включается последовательно в цепь нагрузки, нейтрализуя размагничивающее действие нагрузочного тока. Это изображено на рис. 7.17. Поток реакции якоря Фр должен уравновешиваться потоком Фк компенсационной обмотки. Соответствующие характеристики ЭМУ приведены на рис. 7.18.
При Ф к <�Фр (кривая 1 на рис. 7.18) электромашина недокомпенсирована, и при большом токе нагрузки усиление падает. При Фк > Фр электромашина перекомпенсирована, и чем больше входной ток, тем больше усиление (это означает возникновение нелинейных искажений).
Этот случай соответствует кривой 3 на рис. 7.18. И наконец, при Фк = Фр (прямая 2, параллельная оси абсцисс на рис. 7.18) рассматриваемая электромашина является.
скомпенсированной. Ток в обмотке WK регулируют, изменяя сопротивление реостата Л. Обмотка подмагничивания Wn увеличивает чувствительность ЭМУ при малых входных сигналах. Она способствует возрастанию основного продольного потока, вызываемого поперечным током /d , что позволяет уменьшить искрение щеток.
Общий коэффициент усиления ЭМУ с поперечным полем обычно составляет 10 000, но может достигать 100 000. Постоянная времени при этом составляет 0,1…0,25 с. При мощности до нескольких кВт ЭМУ и приводной асинхронный двигатель обычно конструктивно размещают в одном «корпусе.
