Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

источнику постоянного тока, напряжение которого вызывает появ­

дится э. д. с. Ei, максимальное значение которой получается меж­ ду щетками 1—1, установленными на нейтрали машины. Щетки 1—1 замкнуты накоротко. Благодаря этому по якорю машины про­ ходит ток короткого замыкания h, который при малом сопротив­ лении цепи якоря значительно превышает ток возбуждения /у.

Ток /,, проходя по обмотке якоря, создает м. д. с. поперечной реакции якоря F q и поперечный магнитный поток Фд, направленный поперек потока Фу и значительно превышающий его по величине. Обмотка управления и цепь обмотки якоря, замкнутая щетками 1—1, представляют собой первую ступень усиления.

Поперечный магнитный поток Ф9 в ЭМУ является рабочим пото­ ком и намагничивает машину так, как будто по поперечной оси на­ ходится еще пара магнитных полюсов. Этот поток является потоком возбуждения второй ступени усиления. Он индуктирует в обмотке якоря еще одну э. д. с. Е%, максимальное значение которой полу­ чается между щетками 2—2, установленными у ЭМУ поперечного поля перпендикулярно плоскости щеток 1— 1. Если к щеткам 2—2 усилителя подключить сопротивление нагрузки Е>„, то ток / 2, назы­ ваемый рабочим током усилителя, проходя по якорю машины, в свою очередь создает м. д. с. реакции якоря Fd, направленную навстречу м. д. с. F у и, следовательно, размагничивающую усилитель. Для нейт­ рализации действия м. д. с. Fa на полюса усилителя накладывают дополнительную, так называемую компенсационную обмотку К, ко­ торая включается в цепь нагрузки последовательно. Витки этой об­ мотки подбирают так, чтобы ее м. д. с. F K по величине была близка к м. д. с. реакции якоря Fa и направлена ей навстречу.

66

Практически компенсационную обмотку делают несколько боль­ шей, чем требуется для обеспечения полной компенсации реакции якоря, и шунтируют регулируемым сопротивлением RK, которое по­ зволяет в случае необходимости получить нужную степень компен­ сации якоря. Недокомпенсация или перекомпенсация последней да­ же в небольших пределах значительно сказывается на характери­ стиках машины. На рис. 38, б представлены внешние характеристи­ ки усилителя U2 — f (12) при различной степени компенсации, где U2, h — напряжение и ток в нагрузке. При полной компенсации напряжение изменяется мало, главным образом за счет падения напряжения в сопротивлении цепи якоря (прямая 1). При недокомпенсации падение напряжения с увеличением тока нагрузки бу­ дет создаваться не только потерей напряжения в якоре, но и в большей мере реакцией якоря (кривая 2). При перекомпенсации напряжение усилителя повышается с увеличением тока нагрузки (кривая 3). Применяя небольшую перекомпенсацию, можно до­ биться того, что увеличение м. д. с. FK и соответственно потока Фк с увеличением тока нагрузки будут точно компенсировать возраста­ ние потери напряжения в якоре ЭМУ. При таких условиях напря­ жение усилителя будет не зависимым от нагрузки (прямая 4).

При значительной перекомпенсации возможно самовозбуждение усилителя, т. е. самопроизвольный рост его напряжения и тока нагрузки при неизменяющейся величине тока в обмотке уп­ равления.

Коммутация в ЭМУ происходит как под продольными (выход­ ными), так и под поперечными (короткозамкнутыми) щетками. Для улучшения коммутации над выходными щетками в конструк­ ции магнитной системы предусмотрены дополнительные полюса Д. В целом коммутация в ЭМУ не вполне удовлетворительна, и за со­ стоянием коллектора' и щеток необходим постоянный контроль.

Как было сказано, ЭМУ с поперечным полем является двухсту­

коэффициент равен произведению коэффициентов усиления первой и второй ступеней.

Коэффициент усиления по мощности у электромашинных усили­ телей с поперечным полем достигает 10 000 и может превышать это значение.

Инерционность электромашинного усилителя с поперечным по­ лем относительно мала и определяется в основном постоянной вре­ мени замкнутой накоротко цепи якоря, так как постоянная времени обмотки управления значительно меньше постоянной времени цепи

Приводим некоторые технические данные двухступенчатого усилителя с поперечным полем типа ЭМУ 1000: мощность на выхо­ де Ри=100кВт, напряжение U = 400 В, ток /= 2 2 7 А, частота вра­ щения д=1500 об/мин, мощность управления Ру= 4 Вт, коэффи­ циент усиления &=25 000, постоянная времени т=0,327 с, количе­ ство обмоток управления — 6, вес — 1320 кг-

ЭМУ с продольным полем (рототрол). ЭМУ с продольным по­ лем выполняют с одной, двумя, тремя и более ступенями усиле­

39, а).

Рассмотрим сначала работу генератора с одной обмоткой — об­ моткой самовозбуждения. Одно из условий самовозбуждения маши­ ны постоянного тока состоит в том, что сопротивление цепи обмотки возбуждения гсв должно быть меньше некоторого сопротивления гк, называемого критическим. Если гсв = гк, то вольт-амперная характе­ ристика цепи возбуждения (прямая /, рис. 39, б) будет касательной к характеристике холостого хода машины Е = / {Fсв) и возбуждение машины невозможно. Понизив сопротивление цепи возбуждения, т. е. сделав его меньше критического, получим вольт-амперную характе­ ристику цепи возбуждения (прямая 3), которая пересечется с харак­ теристикой холостого хода в точке А. Точка А определит э. д. с.

независимого возбуждения (обмотку управления) подать сигнал, соз­ дающий м. д. с. Ey = IyWy. В этом случае вольт-амперная характе­ ристика переместится параллельно прямой 1 на величину м. д. с.

68

F у = / у ®у и займет положение прямой 2. Нетрудно заметить, что э. д. с. Е создается теперь м. д. с. возбуждения

F a = Fee + Fy,

где F св — м. д. с. обмотки самовозбуждения.

Как видно из рис. 39, б, незначительные изменения тока управ­ ления, а соответственно и м. д. с. обмотки управления, могут приве­ сти к изменению э. д. с. Е в довольно широких пределах. Это зна­ чит, что и ток нагрузки значительно изменится. Таким образом, обмотка управления служит для создания м. д- с., необходимой для перевода машины из одного режима работы в другой. Коэф­ фициент уоиления по мощности одноступенчатого ЭМУ с продоль­ ным полем достигает 500—700.

Двух- и особенно трехступенчатые ЭМУ с продольным полем обладают более высоким коэффициентом усиления и меньшей инерционностью и сравнимы по этим показателям с ЭМУ с попе­

моток управления — 4, вес — 2020 кг, : ЭМУ с продольным и поперечным полем обладают рядом до­

стоинств, главными из которых являются: большой коэффициент усиления по мощности; малая входная мощность, позволяющая пи­ тать обмотки управления от электронных и полупроводниковых усилителей; достаточное быстродействие, т. е. малые постоянные времени цепей усилителя; возможность изменения характеристик за счет изменения степени компенсации; высокая перегрузочная способность и т. д.

К числу недостатков ЭМУ следует отнести: относительно боль­ шие габариты и вес; наличие вращающихся частей; наличие слабо­ го с точки зрения надежности звена коллектор-щетки.

ЭМУ нашли широкое применение в системе автоматического регулирования и автоматизированного электропривода как в бере­ говых условиях, так и на судах. Они используются в качестве воз­ будителей машин постоянного и переменного тока. В электроприво­ дах, работающих по системе генератор-двигатель (Г-Д), вместо обычных генераторов постоянного тока все большее применение находят ЭМУ с поперечным полем. Широко применяются ЭМУ в схемах поддержания постоянства и автоматического регулиро­ вания напряжения на зажимах генераторов. На дизель-электрохо­ дах («Лена», «Обь», «Енисей» и д р ) ЭМУ используются в схемах автоматических регуляторов мощности гребных электрических

69