Електромашен усилвател с напречно поле в системата G-D
Главно меню
корабни двигатели
В схемите за управление на съвременните електрически задвижвания все по-често се използват електрически машинни усилватели с напречно и надлъжно поле. Особено често в съвременните електрически задвижвания на машини за обработка на материали се използват усилватели на електрически машини (EMA) с напречно поле (амплидини), които са специални генератори на постоянен ток с няколко възбуждащи намотки и два комплекта четки.
Показана е диаграма на EMU с напречно поле. ориз. 58. В жлебовете на арматурата, сглобени от отделни листове от висококачествена електротехническа стомана, изолирани един от друг, има конвенционална верига или вълнова намотка, която е свързана към колекторните плочи със своите проводници. На повърхността на колектора по време на работа на EMU се плъзгат напречни SC 1 и надлъжни SC 2 четки. Първите са накъсо, а вторите са свързани към товар, чиято роля може да играе електродвигател, възбуждащата намотка на генератор или електродвигател, а в някои случаи и възбуждащата намотка на възбудителя. Амплидиновите стълбове също се сглобяват от отделни листове електрическа стомана. На полюсите са поставени няколко възбуждащи намотки, в този случай по-често наричани управляващи намотки.
Принципът на работа на EMU с напречно поле е следният. Ако неговата арматура се завърти от някакъв чужд двигател и се подаде постоянен ток към управляващата намотка на OS, тогава токът I 1, протичащ през тази намотка, ще магнетизира полюсите и ще създаде надлъжен магнитен поток Ф 1, проникващ в арматурата. В намотката на котвата, въртяща се в полето на този поток, ще се появи емф, както в конвенционален генератор. с. E 2, който може да се отстрани от напречните четки Shch 1. В усилвателя обаче тези четки са затворенинакратко. Поради това през арматурата протича голям ток, създавайки силен реакционен поток на котвата F 2 . Под въздействието на този поток, напр. д.с. E 3 , който се отстранява от надлъжните четки W 2 . Ако свържете външно натоварване R директно към четките W 2, тогава E 3 ще създаде ток във веригата I 3 многократно по-голям от тока на възбуждане I 1, подаден на входа на усилвателя. Токът I 3, протичащ през намотката на арматурата, предизвиква поток от надлъжна реакция на арматурата F 3, насочена към потока F 1 За да се избегне размагнитването на машината, на полюсите се поставя компенсационна намотка KO, чийто поток е насочен към потока F 3 и неутрализира влиянието му.
Стойността на усилвателя на напречното поле е, че той значително усилва мощността, подадена към управляващата намотка. Входната мощност P 1 = U 1 I 1 първо се увеличава до стойността P 2 = E 2 I 2, а след това до стойността P 3 = U 3 I 3, която се подава към товара R.
Съотношението на изходната мощност P 3 към входната мощност P 1 се нарича усилване. При съвременните ЕМУ с напречно поле усилването достига стойност от порядъка на 10 000 и може да бъде много по-високо, докато при конвенционалните генератори е 20-30. Лесно е да се разбере, че това създава много благоприятни възможности в управляващите вериги на електрическите задвижвания. Действително, като се използва EMU с напречно поле в G-D системата като възбудител на генератор, е възможно чрез регулиране на незначителния ток I 1 в управляващата намотка на OS да се промени eo много пъти тока I 3, който ще тече през намотката на възбуждане на мощен генератор. Това в крайна сметка ще доведе до промяна в скоростта на мощния изпълнителен двигател.
Този метод за управление на скоростта на електродвигателя в системата GD е удобен, тъй като процесът на промянаскоростта тук тече много по-бързо, отколкото в системата G-D без усилвател на електрическа машина, тъй като намотките на последния имат по-ниска индуктивност в сравнение с конвенционален генераторен възбудител и следователно електромагнитната инерция на система с EMU е много по-малка. В G-D система с EMU също така е лесно да се приложи дистанционно управление, тъй като управляващите сигнали, приложени към входа на EMU, са много малки и източник на постоянен ток с малък регулиращ реостат може да бъде доведен до всяко място. В същото време загубите на енергия за регулиране са много малки.
Голямото предимство на EMU е възможността за широко използване на автоматизация в процесите на управление и защита на електрозадвижването. Наличието на няколко управляващи намотки, които не са свързани помежду си, позволява включването им в различни управляващи вериги и по този начин широко въвеждане на автоматизация в управляващата верига на електрическите задвижвания.
Нека разгледаме схематична диаграма на така наречената квадратична G-D система с EMU като генераторен възбудител (фиг. 59). Усилвателят U е оборудван с три управляващи намотки, а намотката на операционния усилвател е разделена на две секции, свързани така, че да създават магнитни потоци, които винаги са насочени един към друг. Следователно системата работи на празен ход, ако плъзгачът на регулиращия реостат RR е в средно положение. Наистина, ако задвижващият двигател на PD е настроен на въртене, но токовете в намотките на OU 1 и OU 2 са еднакви, тогава EMU няма да бъде възбуден, съответно генераторът G няма да бъде възбуден и изпълнителният двигател на ID няма да работи. Достатъчно е обаче да преместите двигателя на реостата от неутрално положение, тъй като токът в една от управляващите намотки на усилвателя, а във втората ще намалее. Това ще доведе до появата на ток в намотката на възбуждане на генератора изадвижващият механизъм ще започне да се върти. Чрез увеличаване или намаляване на тока в една или друга управляваща намотка с помощта на RR реостат, е възможно да стартирате изпълнителния електродвигател по този начин, да регулирате неговата скорост, да реверсирате и да спрете.
Намотката OH, наречена обратна връзка по напрежение, е свързана чрез допълнително съпротивление R d към четките на генератора G. Тя служи за ускоряване на процесите на ускорение и забавяне на изпълнителния двигател ID. Магнитният поток, създаден от намотката OH, винаги е насочен към потока на работната намотка на контролния операционен усилвател 1 или операционен усилвател 2. Следователно, при работа в стабилно състояние на изпълнителния електродвигател, усилвателят се влияе от разликата между по-големия поток на управляващата намотка и по-малкия поток на намотката на напрежението. По време на ускорението на електродвигателя големината на потока на управляващата намотка е същата като в стационарно състояние, а потокът на намотката на напрежението се увеличава постепенно с увеличаване на напрежението върху четките на генератора, което не може да се повиши незабавно до номиналната стойност поради електромагнитна инерция поради високата индуктивност на възбуждащите намотки на системата. Следователно при стартиране на задвижването напрежението на усилвателя е по-високо, отколкото в стабилно състояние. В резултат на това напрежението на генератора се увеличава много бързо, което води до ускорено стартиране на изпълнителния електродвигател.
По време на спиране намотката OH допринася за бързото демагнетизиране на усилвателя, тъй като в този случай неговият поток намалява по-бавно от потока на управляващата намотка.
Текущата намотка TO осигурява обратна връзка по ток. Той е свързан към шунта Rsh в главната токова верига, т.е. създаваният от него магнитен поток е пропорционален на тока на главната верига на системата. Навиване TO винагисе поставя върху полюсите на усилвателя, така че магнитният му поток да е насочен към потока на работната управляваща намотка. При нормални токове на главната верига демагнетизиращият ефект на текущата намотка обикновено е малък. Ако възникне претоварване, претоварване на изпълнителния електродвигател и токът в главната верига започва да се увеличава, магнитният поток на TO намотката се увеличава, в резултат на което усилвателят се демагнетизира и съответно токът в главната верига намалява.
Към днешна дата са разработени голям брой схеми с EMU. В електрическите задвижвания на подемно-транспортни машини са особено широко използвани схеми, които позволяват да се получат много твърди механични характеристики, както и схеми, които позволяват да се получи така наречената механична характеристика на багера (фиг. 60), по време на работа, при която скоростта на електрическото задвижване леко намалява, тъй като товарът се увеличава до определена граница, а след това рязко намалява до нула, т.е. характеристиката на багера гарантира, че токът и въртящият момент на изпълнителния електродвигател са ограничени до определени стойности.
В някои схеми електрически машинни усилватели се използват директно за захранване на изпълнителните двигатели. Обикновено тези схеми се използват в електрически задвижвания с относително малка мощност, които според условията на работа трябва да имат твърди механични характеристики, които позволяват контрол на скоростта в широк диапазон.