Электромашинные усилители и их разновидности

Электрические генераторы обладают свойством усиления: мощность, отдаваемая генератором значительно больше мощности, подаваемой в цепь возбуждения. Электромашинные усилители являются усилителями постоянного тока с независимым возбуждением, иногда с дополнительными обмотками самовозбуждения, рассчитанными для получения большого коэффициента усиления по мощности. Электромашинные усилители (ЭМУ) представляют собой электрические машины постоянного тока, используемые для усиления мощности электрических сигналов. Усиление мощности происходит посредством преобразования мощности первичного двигателя, в качестве которого применяются ДПТ и АД.

ЭМУ применяются в электрических схемах автоматического регулирования, а также в качестве возбудителей электрических машин.

Диапазон управляемых мощностей - от нескольких ватт до десятков киловатт. Коэффициент усиления по мощности в установившемся режиме.

.

Мощность возбуждения составляет 2-5 %от Рн для генератора. Значит для обычного генератора:

Кр=20-50

Усилитель обладает большой инерциональностью из-за индуктивности обмоток возбуждения.

Такая простая форма усиления используется в системах ГД. коэффициент усиления можно увеличить, применяя каскадную систему соединения двух или более генераторов.

Рисунок 1 - Простейший электромашинный усилитель

Общий коэффициент усиления .

При каскадном усилении общий коэффициент усиления получится достаточно высоким (К_р= 1000-1200). Однако система обладает большой инерционностью. У ЭМУ несколько каскадов усиления объединяют в одной электрической машине. Они обладают высоким коэффициентом усиления и малой инерционностью. Из разных типов ЭМУ чаще всего применяют ЭМУ поперечного и продольного поля. ЭМУ поперечного поля (амплидин).

Это генератор постоянного тока специальной конструкции, в котором в одной машине совмещены две ступени усиления.

Рисунок 2 - ЭМУ с поперечным полем

На основных полюсах ЭМУ имеются одна или более обмоток возбуждения, которые называются обмотками управления. F_у -м.д.с., порождаемая током управления I_v. Эта м.д.с. создает продольный магнитный поток Ф_у.

В обмотке якоря наводится э.д.с. Е₁, маскимальное значение которой - между щетками 1-1, установленными на нейтрали машины и замкнутыми накоротко.

По якорю проходит ток к.з. I_y который значительно больше I_у. Ток I₁ создает м.д.с. F_q

поперечной реакции якоря и поперечный магнитный поток Ф_d направленных поперек Ф_y.

Поперечный магнитный поток Ф_q в ЭМУ является рабочим. Он индуцирует еще одну э.д.с. Е₂, которая снимается щетками 2-2.

Но ток нагрузки создает реакцию F_d якоря, направленная на встречу F_y. Для нейтрализации F_d на полюсе усилителя накладывают компенсационную обмотку, включаемую в цепь нагрузки последовательно.

Рисунок 3 - Характеристики ЭМУ с различной компенсацией:

U₂I₂ - напряжение и ток нагрузки. При полной компенсации прямая 3. При недокомпенсации - 4. При перекомпенсации - 1 . При небольшой перекомпенсации - 2, параллельная оси I₂ .

Компенсационную обмотку подстраивают реостатом rk. Для улучшения условий коммутации над щетками в конструкции магнитной системы предусмотрены дополнительные полюса. У ЭМУ поперечного поля Кр= 10000 и более, Т=0,05-0,25 с. Мощность ЭМУ - от долей ватта до 100 кВт.

До 1,5 кВт приводной двигатель - встроенный. Свыше 100 кВт - тяжелые условия коммутации.

Число ОУ - от 2 до 6. Мощность ОУ - от долей ватта до 10 Вт.

ЭМУ продольного поля (рототрол)

ЭМУ такого типа выполняют одно, двух, трех и более ступенчатыми. Рассмотрим одноступенчатый ЭМУ продольного поля.

Рисунок 4 - Одноступенчатый ЭМУ с продольным полем

Одна обмотка - самовозбуждения, а другая - независимого возбуждения. r_св < к_к , где r_св - критический. Прямая 1 - r_св = к_к, 3 - r_св < к_к. Если подать I_y., то при r_св = к_к можно попасть в(.) А (прямая 2).

При этом F_y = I_yw_y . F_В = F_aв + F_y

В этом типе ЭМУ обмотка управления служит для перевода машины из одного режима в другой. Кр=500-700.

Двух- и трехступенчатые могут конкурировать с амплидинами. ПУ мощностью 15-100 кВт.

Сравним: ЭМУ-1000

Р_вых = 100 кВт ПУ - трехступенчатый

U=100В Р_вых=100 кВт

I = 227 A U = 230 В

n =1500 об/мин I= 435 А

Ру = 4Вб n =1500 об/мин

К_p =25000 Py=4Вб

Т =0,327 с К_p =25000

w_y = 6 шт Т 0,761 с

т =1320 кг w_y = 4шт

m = 2020 кг

Достоинства ЭМУ

1. Большой Кр;

2. Малая Ру;

3. Возможность изменения характеристик за счет компенсации ;

4. Высокая нагрузочная способность;

Недостатки ЭМУ

1. Высокие массогабаритные показатели;

2. Наличие вращающихся частей;

3. Слабое звено - коллектор - щетки;

4. Большие постоянные времени.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: