Файл: Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник.pdf

Электромашинные усилители (ЭМУ). Эта группа усилителей разнотипна. Наибольшее распространение получили ЭМУ с по­ перечным полем, которые отличаются большим ’ коэффициентом усиления, малой инерционностью, т. е. быстродействием, большой перегрузочной способностью и рядом других достоинств.

На рис. 18 изображена принципиальная схема ЭМУ с попе­ речным полем. Она состоит из приводного двигателя ПМ, гене­ ратора и исполнительного двигателя ИМ. Любой генератор явля­

на оси а—а несколько вольт. В связи с тем, что щётки а—а зам­ кнуты, даже незначительная э. д. с. Еа создает в обмотке якоря большой ток 1а, который, в свою очередь, индуктирует магнитный поток Фя сильного поперечного поля реакции якоря, неподвиж­ ного в пространстве и направленного по поперечной оси машины. Магнитный поток Фа вызывает во вращающемся якоре значитель­ ную по величине э. д. с., которая снимается со щеток b—Ь.

Для компенсации размагничивающего действия продольного поля реакции якоря, возникающего вследствие прохождения че­ рез замкнутые продольные щетки а—а по обмотке якоря тока нагрузки /н, в пазах статора генератора ЭМУ размещается ком­ пенсационная обмотка, которая включена последовательно с натрузкой. Магнитное поле, создаваемое компенсационной обмоткой и регулируемое при помощи сопротивления гк, направлено проти­ воположно продольному потоку реакции якоря.

Если поток Фя, создаваемый током нагрузки, окажется боль­ ше потока Фк, создаваемого компенсационной обмоткой, ЭМУ

31

будет недокомпенсирован. В результате увеличивается мощность управления и, следовательно, коэффициент усиления уменьшает­ ся. В случае если поток Фк больше потока Фя, ЭМУ будет перекомпенсирован. При перекомпенсировании увеличивается коэф­ фициент усиления, но при этом возможно самовозбуждение ЭМУ, что нежелательно. Если же поток Фа равен потоку Фк, наступает полная компенсация. Регулировка компенсации ЭМУ производит­ ся при наладке.

Таким образом, ЭМУ с поперечным полем можно условно представить состоящим из двух совмещенных машин постоянного тока, у которых обмотка якоря общая для обеих машин, а обмот­ ки возбуждения расположены взаимно перпендикулярно. Благо­ даря этому двухступенчатое усиление

Обычно ЭМУ с перечным полем имеет коэффициент усиления первой ступени Kyi равный 200, а второй ступени Куп равный 50.

Общий коэффициент усиления /Суо=200 • 50 =10 000, в отдель­

возбудителем, либо генератором системы. Применение ЭМУ в си­ стеме Г—Д дает возможность:

увеличить жесткость механических характеристик и, следова­ тельно, расширить диапазон регулирования скорости;

непрерывно и бесступенчато регулировать скорость двигате­ ля, в результате чего уменьшить время переходных процессов;

получить так называемую экскаваторную крутопадающую ме­ ханическую характеристику исполнительного двигателя.

В настоящее время в некоторых автоматизированных электри­ ческих приводах ЭМУ вытесняется статическими усилителями (магнитными, полупроводниковыми). Однако в мощных ревер­ сивных электроприводах постоянного тока ЭМУ с поперечным полем является пока основным видом усилителя.

Магнитные усилители (МУ). Они применяются для плавного пуска и регулирования частоты вращения асинхронных электро­ двигателей. МУ в простейшем виде представляет два сердечника / и II из ферромагнитного материала (рис. 19). На внешних сто­ ронах сердечников располагается разделенная пополам рабочая обмотка переменного тока 1 я 3, подсоединенная последователь­ но таким образом, чтобы сумма магнитных потоков Ф1 и Фз левой и правой обмоток была равна 0. В этом случае в обмотке 2, ко­

32

торая охватывает внутренние стержни обоих сердечников, э. д. с. не индуктируется. Обмотка 2 питается постоянным током, напри­ мер от полупроводникового выпрямителя; она называется обмот­ кой подмагничивания, или обмоткой управления (ОУ).

Сущность работы магнитного усилителя заключается в том, что при незначительном изменении силы постоянного тока, про­ ходящего по обмотке управления, сила переменного тока в цепи нагрузки изменяется в больших пределах. Это объясняется тем, что, например, при увеличении силы постоянного тока в обмотке

что, в свою очередь, вызывает уменьшение1индуктивного сопро­ тивления обмоток 1 и 3 и соответственно увеличение переменного тока, проходящего в цепи нагрузки Rn.

Подобное устройство, но без нагрузочного сопротивления RH называется дросселем насыщения, или управляемым дросселем.

сердечников, частоты переменного тока, применяемой схемы. Так, если сердечники выполнены из трансформаторной стали, значе­ ние Д’у достигает 50—200, если же для изготовления сердечника используется пермаллой, К у увеличивается до 1000. При увеличе­ нии частоты тока до 500 Гц и использования сердечника из пер­ маллоя К у достигает значения 2000. При этой же частоте, но при усложнении схемы (рис. 20) положительной обратной связью по току К у может быть доведен до 20 000.

В этом случае необходимо, чтобы выходной ток нагрузки по­ ступал на выпрямитель В2, питающий дополнительную обмотку 4

мости от тока нагрузки. При соответствующем изменении обрат­ ной связи по току МУ может быть использован в качестве бес­ контактного магнитного реле, которое скачкообразно изменяет рабочий ток, когда ток управления достигает определенного значения.

Работа МУ описывается на­ грузочной характеристикой, ко­

коэффициент усиления получается на самом крутом участке ха­ рактеристики (/—3), так как в этом случае

Д/ v

ине зависит от полярности тока. Для того чтобы получить в МУ максимальное усиление и вместе с тем чтобы он реагировал на полярность управляющего сигнала, целесообразно нагрузочную характеристику сместить влево таким образом, чтобы точка 2

совместилась с осью / раб (рис. 21, справа). Такое смещение до­ стигается дополнительной обмоткой (рис. 22), которая также питается постоянным током и называется обмоткой смещения ОС.

В некоторых случаях возникает необходимость в том, чтобы при изменении полярности питания обмотки управления осущест­ влялось изменение полярности выходного напряжения для посто­ янного тока или изменение фазы для переменного тока. Эта зада­ ча может быть выполнена с помощью дифференциального МУ, простейшая схема которого приведена на рис. 23.

Дифференциальный МУ состоит из двух трехстержневых уси­ лителей МУ-1 и МУ-11, каждый из которых имеет обмотки сме­

34

Реле можно рассматривать как усилитель скачкообразного действия, так как оно срабатывает при достижении определенной мощности на входе, которая во много раз меньше мощности на выходе, т. е. коэффициент усиления

Мощность на выходе реле называется мощностью управления, мощность на входе — это мощность срабатывания. Тогда приве­ денную выше формулу можно

представить в другом виде:

В поляризованном реле в отличие от обычного электромагнит­

на рис. 24, влево и замкнет неподвижный контакт 4. При измене­ нии полярности питающего катушку тока поток Oi станет боль­ ше потока Ф2 и якорек переместится вправо, замкнув контакт 5. Особенностью работы описанного типа поляризованного реле яв­ ляется то, что при прекращении подачи тока на катушку якорек останется в том же положении, что и был при подаче тока. Такое реле называется двухпозиционным, так как якорек не имеет ней­ трального положения.

Существуют конструкции трехпозиционного поляризованного реле. В таком реле якорек удерживается в нейтральном положе­

36