Усилватели на електрически машини

Усилвателят е устройство, при което сигналът за ниска мощност (входното количество) се контролира от относително голяма мощност (изходна стойност). В същото време, изходното количество е функция на входния сигнал, а усилването се дължи на енергията на външния източник.

При усилвателите за електромашини, изходната (контролирана) електронна мощност се създава от механичната мощност на задвижващия мотор.

Електромашините усилватели (EMU) са колекторна машина с постоянен ток.

В зависимост от метода на възбуждане усилвателите на електрическата машина са разделени на усилватели с надлъжно поле и напречни усилватели.

Към надлъжните усилватели на полето, при които основният възбуждащ поток е ориентиран по надлъжната ос на машината, са:

1) независим електрически усилвател,

2) Електромобилен усилвател със самовъзбуждане,

3) усилватели с две машини,

4) два колектора електромобилен усилвател,

5) дву- и тристепенни усилватели на електромашина на надлъжното поле

Към напречните усилватели на полето, при които основният възбуждащ поток е ориентиран по напречната ос на машината, са:

1) усилватели на електромашина с диаметър на намотката за навиване на арматурата,

2) Електромашини усилватели с полудиаметрична намотка за намотаване на арматурата,

3) усилватели на електрическа машина със счупена магнитна система.

Колкото по-малка е контролната мощност на усилвателя на електрическата машина, толкова по-малка е теглото и размерите на контролното оборудване. Ето защо основната характеристика е коефициентът на печалба. Разграничаване на мощност, ток и напрежение печалби.

Коефициентът на усилване на усилвателя на електрическата машина по отношение на мощността kp е съотношението на изходната мощност Pv към мощността на входа Pvx при работа в равновесно състояние:

kp = Pout / Pvx

Напрежение:

ку = Uout / Uin

където Uout е напрежението на изходната верига - напрежението на входната верига.

Текущото усилване ki е съотношението на тока на изходната верига на първия усилвател към тока на входния кръг Iin:

ki = Iout / Iin

От казаното дотук следва, че усилвателите на електрическата машина могат да имат доста висок коефициент на усилване на мощността (103-105). По-важно за усилвателя е неговата скорост, характеризираща се с непроменено време на неговите вериги.

От електрическия усилвател на машината те са склонни да получат голям коефициент на усилване на мощността и огромна скорост, т.е. от способността на най-малкото непроменено време.

В системите за автоматично управление усилвателите на електрическа мощност се използват като усилватели на мощност и работят главно в преходни режими, през които се появяват значителни свръх токове. Поради това едно от изискванията за усилвател на електрически машини е отличното претоварване.

Сред важните изисквания за електрическата машина са надеждността на работа и стабилността на характеристиките.

Електромашинните усилватели, използвани на самолети и транспортни инсталации, трябва да притежават най-малките размери и тегло.

В индустрията най-широко използваният е независим електрически усилвател на машината, електрически усилвател на електрическа машина и електрическа машина с напречно поле с диаметър.

Придобиването на мощност на независимата ИПС не надвишава 100. За да се увеличи коефициентът на усилване за силата на ИПС, бяха направени електрически усилватели със самовъзбуждане.

В структурно отношение самостоятелно ECU (МЕТ) се различава от ECU независими само с това, че неговите възбуждане стълбове съосно с намотките контрол е самовъзбуждане ликвидация, арматура намотка, свързани в паралел или последователно с него.

Тези усилватели се използват главно за захранване на възбуждащата намотка на генератора в системата генератор-двигател, като в този случай продължителността на преходния момент се определя от постоянното време на генератора.

За разлика от ECU и ECU независим самостоятелно възбудими (МЕТ), в която основният поток е надлъжен възбуждане магнитния поток насочено povdol възбуждане полюса, в основната ECU напречна област на възбуждане поток напречно реакция арматура поток.

Важна стационарна характеристика на ИПС на напречно поле е увеличаването на мощността. Най-голямо увеличение на мощността се дължи на факта, че EMU на напречното поле е двустепенен усилвател. Първи етап на усилването: управляваща намотка - късо съединение на напречни четки. 2-ри етап: късо съединение на напречни четки - изходна верига от надлъжни четки. Тъй като общият коефициент на усилване на мощността kp = kp1kp2, където kp1 е печалбата от 1-вия етап, kp2 е печалбата на 2-ри етап.

При използване динамо електрически усилватели в автоматични затворени системи за регулиране (стабилизатори, регулатори, проследяващи системи), устройството трябва да бъде малко undercompensated (к = 0,97 ÷ 0,99), тъй като в случай на свръхкомпенсация в системата по време на работа да възникне поради неправилно смущения остатък т. д. е. Компенсаторната намотка, която ще доведе до появата на авто-колебания на системата.

Общата мощност печалба ECU напречна областта е пропорционална на четвърта степен на въртене на скоростта на котвата, пропускливост на надлъжните и напречните оси и е в зависимост от съотношението на съпротивления на намотките на устройството и товара.

От това следва, че усилвателят ще има по-голямо усилване на мощността, толкова по-малка ще бъде наситената магнитна верига и по-висока скоростта на въртене. Изключително увеличаване на скоростта на въртене е невъзможно, защото комутационните токове започват да се увеличават много. Следователно, ако скоростта се увеличи чрез увеличаване на превключващите токове, увеличаването на мощността няма да се увеличи или дори да се понижи.

Използването на електрически усилватели

Електромашините усилватели се произвеждат серийно и са намерили широко приложение в автоматичните системи за управление и автоматичните електрически задвижвания. В системите генератор-двигател генераторът и често причинителят представляват по същество независими електромеханични усилватели, свързани и каскадно. Най-голяма популярност получиха електромеханичните усилватели на напречното поле. Тези усилватели имат редица предимства, главните от които са:

1) голямо увеличение на мощността,.

2) ниска входна мощност,

3) достатъчна скорост, т.е. малко постоянно време на усилвателните схеми. Времето на нарастване на напрежението от нула до номиналната стойност за индустриални усилватели с мощност от 1-5 kW е 0,05-0,1 секунди,

4) достатъчна надеждност, издръжливост и широки граници на конфигурация на мощността,

5) възможността за конфигурация на функциите, поради конфигурирането на степента на компенсация, което ви позволява да постигнете желаните външни свойства.

Сред недостатъците на електрическите усилватели са:

1) сравнително огромни размери и тегло в сравнение с генераторите на постоянен ток със същата мощност, защото за да се получат огромни фактори на усилване се използва ненаситена магнитна верига,

2) наличие на остатъчно напрежение, дължащо се на хистерезис. EMF индуцира в анкерната поток остатъчен магнетизъм, изкривява линейна зависимост на изходното напрежение от входния сигнал в зоната на малък сигнал и дава ясна зависимост от изходните характеристики на ротационен усилвателя от входа, когато сигнал полярността вход за остатъчен магнетизъм поток при непроменен полярност на сигнала ще се увеличи потокът на контрол, и когато полярността на сигнала се промени, контролният поток се намалява.

В допълнение, под влиянието на остатъчни едн ротационен усилвател работи в режим на свръхкомпенсация на ниско съпротивление на товара и нулев входен сигнал може да бъде самостоятелно развълнуван и губи гъвкавост. Това явление се обяснява неконтролируемо нарастване на надлъжни магнитни машини поток, първоначално равна на съсирек остатъчен магнетизъм поради прояви на пристрастие-компенсиране ликвидация.

За да се неутрализират вредните остатъчни действа магнетизъм потоци във въртящата усилвател произвежда AC размагнитване, а самите ротационен усилвател сложи няколко undercompensated в автоматизирани системи.

Трябва да се подчертае, че с въвеждането на полупроводникови преобразуватели използването на електрически машинни усилватели в електрическата задвижваща система на електрическия машинен усилвател (генератор) - двигателят е значително намален.