Файл: Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков.pdf

Продолжение табл. 23

3. Электронные усилители (ЭУ)

Усилители на электронных лампах применяют в электри­ ческих схемах станков как промежуточные усилители. Это обусловлено их высокой чувствительностью и практи­ ческой безынерционностью. Электронные усилители под­ разделяют на усилители напряжения, усиливающие вход­ ной сигнал напряжения, усилители тока, усиливающие входной сигнал тока, усилители мощности, усиливающие сигнал управления малой мощности.

Принцип работы электронного усилителя основан на свойстве электронной лампы (триода) регулировать ее анодный ток изменением величины и полярности напря­ жения на сетке лампы. Простейший электронный усили­ тель постоянного тока представлен на рис. 134. Усили­ тель состоит из триода Л , анодного и сеточного резисто-

202

шего ЭУ

ров RB и Re, источников анодного и сеточного напряже­ ния. Отрицательный полюс источника питания заземлен.

Питание накала катода осуществляется от понижаю­ щего трансформатора током промышленной часоты. Ба­ тарея сеточного питания включена между сеткой и като­ дом лампы, отрицательным полюсом на сетку. Эта бата­ рея создает постоянную разность потенциалов между сеткой и катодом, называемую напряжением смещения, которое делает сетку более отрицательной по отношению к катоду. Резистор, включенный между сеткой и като­ дом R c, называется резистором утечки. Он предназначен для отвода на землю отдельных, случайно попавших на сетку электронов.

При отсутствии на входе усилителя сигнала через лампу протекает постоянный по величине ток. При подаче на сетку лампы переменного входного сигнала анодный ток ламп также будет переменный. Принцип усиления с использованием анодносеточной характеристики триода показан на рис. 135.

Практическое применение имеют схемы, представлен­ ные на рис. 136. Эти схемы имеют следующие особенности.

1. В цепь катода включены конденсатор Ск и резисто RK, которые называются звеном автоматического смеще­ ния. Необходимость в батарее смещения в этом случае отпадает, так как ток лампы, протекая по резистору R K, повышает потенциал катода относительно земли и тем самым делает сетку, соединенную через резистор R a с зем­ лей, отрицательной по отношению к катоду. Емкость кон­ денсатора подбирают таким образом, чтобы для перемен-

203

Рис. 136. Практические схемы электронных усилителен

ной составляющей тока лампы сопротивление конден­ сатора было значительно меньше сопротивления резис­ тора R K. Тогда переменная составляющая тока через R K не проходит. Вследствие этого падение напряжения на резисторе R K считают постоянным при неизменном токе покоя лампы.

2. Непосредственное включение нагрузки в анодную цепь вызывает протекание постоянного тока в нагрузке. Для устранения этого недостатка применяют включение нагрузки через разделительный конденсатор Ср, который выбирается таким образом, чтобы его сопротивление было намного меньше сопротивления нагрузки на всех рабочих частотах усилителя. Конденсатор не должен пропускать

ления медленно изменяющегося (периодического или апе­ риодического) напряжения постоянного тока. Широкое применение в схемах управления металлорежущими стан­ ками получили балансные усилители. Основное назна­ чение балансных схем — снижение дрейфа нуля усили­ теля, т. е. самопроизвольного непрерывного отклонения напряжения на входе усилителя от начального значения. Принцип работы параллельного балансного усилителя заключается в следующем (рис. 137). Усилитель пред­ ставляет собой мост, двумя плечами которого являются резисторы R Bx и R Bi, а двумя другими — лампы Л1 и

204

тания. Изменение суммарного тока приводит к изменению падения напряжения на резисторе R l(, причем это напря­ жение, будучи приложенным к сеткам ламп, стремится препятствовать любому изменению суммарного тока, т. е. стремится восстановить прежние значения токов лампы. Таким образом, резистор R K осуществляет отрицатель­ ную обратную связь по суммарному току усилителя.

Основными характеристиками электронного усили­ теля являются:

а) коэффициенты усиления по напряжению kUt току kj и мощности kP, которые определяются как отношения соответствующей величины на выходе к входной;

б) амплитудно-частотная характеристика, показываю­ щая, как изменяется коэффициент усиления с изменением частоты входного сигнала. Она определяет тот диапазон частот, в пределах которого коэффициент усиления из­ меняется от требуемого значения kTP до максимального &тах в соответствии с техническими условиями на данный тип усилителя (рис. 138);

в) амплитудная характеристика, выражающая зави­ симость амплитудных значений выходных напряжений от амплитудного значения синусоидального входного си­ гнала.

Наладка электронного усилителя может быть выполнена по следующей программе:

а) проверка электронных ламп; б) проверка правильности монтажа и целости элемен­

тов усилителя (конденсаторов, резисторов, выпрямите­ лей, трансформаторов и т. д.);

в) определение коэффициента усиления усилителя; г) проверка работы усилителя под нагрузкой.

Рис. 138. Характеристики ЭУ

206

Электронные лампы явля­ ются основной частью электрон­ ных усилителей, поэтому от надежности каждой из них зави­ сит безотказность и четкость работы усилителей и всей схемы электропривода станка в целом.

Проверка электронных ламп в общем случае состоит из сле­ дующих пунктов:

а) проверки целости крепле­ ний штырьков, надежности сое­ динений штырьков и электродов

Рис. 139. Схема определения

и отсутствия коротких замыка­ тока эмиссии катода ний между электродами;

б) измерении тока эмиссии катода и номинального анод­

ного тока ламп; в) определении основных характеристик ламп (коэф­

фициента усиления, крутизны характеристики и внутрен­ него сопротивления).

Целость крепления штырьков проверяют во время внеш­ него осмотра лампы путем пошатывания штырьков, при этом не должно быть какого-либо их смещения. Надежность соединения штырьков с выводами электродов и отсутствие коротких замыканий могут быть определены с помощью испытателя ламп ИЛ-12 или ИЛ-14. Отсутствие короткого замыкания между электродами лампы проверяют как с от­ ключенным, так и с включенным накалом. В последнем случае нить накала соединяют с положительным полюсом источника питания. Ток эмиссии катода электронной лампы определяют по схеме, приведенной на рис. 139.

Напряжение источника постоянного тока при измере­ нии тока эмиссии катода выбирают таким, чтобы обеспе­ чивалось получение тока насыщения лампы. Так как ток эмиссии у новых ламп в 5—10 раз превышает номиналь­ ный анодный ток лампы, то во избежание перегрева элек­ тродов лампы во время опыта кнопку К включают кратко­ временно. Измеренную величину тока эмиссии сравни­ вают с паспортной величиной для данного типа ламп и по отклонению от этой величины судят о качестве лампы. Величина напряжения между анодом и катодом, при ко­ торой происходит насыщение лампы ынас, номинальный анодный ток / а, ток эмиссии / э для наиболее распрост­ раненных ламп приведены в табл. 24.

207

Таблица 24

Напряжение насыщения составляет 250 В.

Коэффициент усиления лампы р, крутизна характе­ ристики S и внутреннее сопротивление лампы опре­ деляют после снятия анодных характеристик лампы. Анодную характеристику лампы снимают (рис. 140) пу­ тем изменения анодного напряжения и измерения анод­ ного тока при постоянном напряжении на сетке лампы ис. Всего снимается 4—5 анодных характеристик при 5—8 значениях напряжения на сетке. Крутизну характери­ стики лампы определяют следующим образом. Для ра­ бочей точки А:

внутреннее сопротивление лампы

р Л«а АС

Щ '

208

Данные опытов сравни­ вают с каталожными данными лампы и при условии их хо­ рошего согласования элек­ тронную лампу считают при­ годной к эксплуатации.

Правильность монтажа схемы усилителя проверяют обычными способами: визу­ альным осмотром, прозвонкой схемы при помощи бата­ рейки и сигнальной лампы. Контроль исправности эле­ ментов электронного усили­ теля осуществляется либо не­ посредственным измерением

контролируемых величин (сопротивления, индуктивности, емкости, числа витков и т. п.), либо их сравнением с эта­ лонными деталями подобного усилителя. Измерения мо­ гут производиться как с помощью измерительных при­ боров, так и на специальных стендах, созданных для из­ мерения.

Величину сопротивления какого-либо элемента схемы усилителя измеряют с помощью электроизмерительных приборов: омметра, двойного или одинарного моста, мик­ роомметра, амперметра и вольтметра.

Значения индуктивности катушек дросселей и транс­ форматоров, а также емкости конденсаторов можно опре­ делить с помощью различных специальных мостовых при­ боров.

Коэффициент усиления электронного усилителя про­ веряют при полностью собранной схеме с обратными свя­ зями, частотно-фазовой коррекцией и т. п. Схема опыта приведена на рис. 141. Перед проверкой электронного усилителя под нагрузкой, кроме проверки электронных ламп, монтажа и элементов усилителя (конденсаторов, трансформаторов, резисторов и т. п.), измеряют сопро­ тивление изоляции отдельных узлов и деталей усилителя, которое должно быть не менее 10 МОм.

Наладку электронного усилителя под нагрузкой вы­ полняют различными способами в зависимости от кон­ кретной схемы усилителя. При наладке усилителей с двумя или более каскадами проверку производят покаскадно, начиная с выходного каскада, для чего напряжение, рав-

209