Elektromekanik amplifikatörler

Amplifikatör, düşük güç sinyalinin (giriş miktarı) nispeten yüksek gücü (çıkış miktarı) kontrol ettiği bir cihazdır. Bu durumda çıkış değeri, giriş sinyalinin bir fonksiyonudur ve kazanç, harici bir kaynağın enerjisinden dolayı gerçekleşir.

Elektrik makinelerinin V yükselteçlerinin çıkışı (kontrollü) elektrik gücü, tahrik motorunun mekanik gücünden üretilir.

Elektromekanik amplifikatörler (EMU'lar), DC toplayıcı makinelerdir.

Uyarma yöntemine bağlı olarak, elektrikli makine amplifikatörleri, uzunlamasına alan amplifikatörleri ve enine alan amplifikatörleri olarak ikiye ayrılır.

Ana uyarma akısının makinenin uzunlamasına ekseni boyunca yönlendirildiği uzunlamasına alan amplifikatörleri şunları içerir:

1) bağımsız elektrikli makine amplifikatörü,

2) Kendinden ikazlı elektrikli makine yükselticisi,

3) iki makineli amplifikatörler,

4) iki kollektörlü elektrikli makine amplifikatörü,

5) uzunlamasına alanın iki ve üç aşamalı elektrikli makine amplifikatörleri

Ana uyarma akısının makinenin enine ekseni boyunca yönlendirildiği enine alan amplifikatörleri şunları içerir:

1) Armatür sargısının çapsal hatvesine sahip elektromekanik yükselteçler,

2) yarım çaplı armatür adımlı elektrikli makine amplifikatörleri,

3) Bölünmüş manyetik sistemli elektromekanik amplifikatörler.

Elektrikli makine amplifikatörünün kontrol gücü ne kadar düşükse, kontrol ekipmanının ağırlığı ve boyutları o kadar küçük olur. Bu nedenle, ana özellik kârdır. Güç kazancı, akım kazancı ve voltaj kazancı arasında ayrım yapın.

Amplifikatörün güç kazancı kp, sabit durum çalışmasında Pout çıkış gücünün giriş gücü Pinine oranıdır:

kp = Çıktı / Pvx

Gerilim kazancı:

kti = Uout / Uin

burada Uout, çıkış devresi voltajıdır; — giriş devresi voltajı.

Akım kazancı ki Az çıkış amplifikatörünün çıkış devresi akımının Azv giriş devresi akımına oranı:

ki = Ben dışında / Azv

Elektrikli makine amplifikatörlerinin yeterince yüksek bir güç kazancına (103 - 105) sahip olabileceği söylenenlerden çıkar. Amplifikatör için eşit derecede önemli olan, devrelerinin zaman sabitleriyle karakterize edilen performansıdır.

Bir elektrikli makine amplifikatöründen yüksek güç kazancı ve yüksek tepki hızı elde etmeyi amaçlarlar, örn. mümkün olan en küçük zaman sabitleri.

Otomatik kontrol sistemlerinde, elektrikli makine amplifikatörleri, güç amplifikatörleri olarak kullanılır ve esas olarak önemli aşırı akım yüklerinin meydana geldiği geçici modlarda çalışır. Bu nedenle, bir elektrikli makine amplifikatörünün gereksinimlerinden biri, iyi bir aşırı yük kapasitesidir.

Çalışmanın güvenilirliği ve kararlılığı, bir elektrikli makine amplifikatörü için en önemli gereksinimler arasındadır.

Uçak ve nakliye tesisatlarında kullanılan elektrikli makine amplifikatörleri mümkün olduğunca küçük ve hafif olmalıdır.

Endüstride en yaygın olarak kullanılanlar bağımsız makine amplifikatörü, kendinden uyarımlı makine amplifikatörü ve adım çaplı çapraz alan makine amplifikatörüdür.

Bağımsız bir EMU'nun güç amplifikasyon faktörü 100'ü geçmez. EMU'nun güç amplifikasyon faktörünü artırmak için kendinden uyarımlı elektrikli makine amplifikatörleri yaratıldı.

Kendinden uyarmalı yapısal bir EMU (EMUS), bağımsız bir EMU'dan yalnızca, kendinden uyarmalı sargının, armatür sargısına paralel veya onunla seri olarak bağlanan kontrol sargıları ile koaksiyel olarak uyarma kutuplarına yerleştirilmesiyle farklıdır.

Bu tür yükselteçler esas olarak jeneratör-motor sistemindeki jeneratörün uyarma sargısına güç vermek için kullanılır ve bu durumda geçici durumun süresi jeneratörün zaman sabiti tarafından belirlenir.

Ana uyarma akısının uyarma kutupları boyunca yönlendirilen uzunlamasına manyetik akı olduğu bağımsız EMU'lardan ve kendinden uyarmalı EMU'lardan (EMUS) farklı olarak, enine alan EMU'larda ana uyarma akısı, armatür reaksiyonundan gelen enine akıdır.

Alanlar arası EMU'nun en önemli statik özelliği, güç kazanç faktörüdür. Çapraz alan EMU'nun iki aşamalı bir amplifikatör olması nedeniyle büyük bir kazanç elde edilir. Amplifikasyonun ilk aşaması: kontrol bobini enine fırçalara kısa devre edilir.İkinci aşama: kısa devre enine fırça zinciri - uzunlamasına fırçaların çıkış zinciri. Bu nedenle toplam güç kazancı kp = kp1kp2'dir, burada kp1 1. aşamanın kazancıdır; kp2 — 2. aşamanın yükseltme faktörü.

Kapalı otomatik kontrol sistemlerinde (dengeleyiciler, düzenleyiciler, izleme sistemleri) elektrikli makinelerin amplifikatörlerini kullanırken, makine biraz yetersiz telafi edilmelidir (k = 0,97 ÷ 0,99), çünkü çalışma sırasında sistemde aşırı telafi olması durumunda, yanlış bir bozulma olacaktır. sistemde kendiliğinden salınımların oluşmasına yol açacak olan artık ms kompanzasyon bobini nedeniyle oluşur.

Enine alan EMU'nun toplam güç kazancı, armatür dönüş hızının dördüncü gücü, enine ve boyuna eksenler boyunca manyetik iletkenlik ile orantılıdır ve makine sargılarının dirençlerinin ve yükün oranına bağlıdır.

Amplifikatörün daha yüksek güç kazancına, daha az doymuş manyetik devreye ve daha yüksek dönüş hızına sahip olacağı sonucu çıkar. Dönme hızını aşırı artırmak imkansızdır, çünkü anahtarlama akımlarının etkisi önemli ölçüde artmaya başlar. Bu nedenle, anahtarlama akımlarındaki artış nedeniyle hızdaki aşırı artış ile güç kazancı artmayacak ve hatta düşebilir.

Elektrikli makine amplifikatörlerinin uygulanması

Elektrikli makine amplifikatörleri seri üretilir ve otomatik kontrol sistemlerinde ve otomatik elektrikli sürücülerde yaygın olarak kullanılır.Jeneratör-motor sistemlerinde, jeneratör ve genellikle uyarıcı, kademeli olarak bağlanmış esasen bağımsız elektrikli makine amplifikatörleridir. En yaygın olanları enine alan elektrik amplifikatörleridir. Bu amplifikatörlerin bir dizi avantajı vardır, başlıcaları şunlardır:

1) yüksek güç kazancı.

2) düşük giriş gücü,

3) yeterli hız, yani amplifikatör devrelerinin küçük zaman sabitleri. 1-5 kW gücündeki endüstriyel yükselteçler için sıfırdan nominal değere gerilim yükselme süresi 0,05-0,1 sn,

4) yeterli güvenilirlik, dayanıklılık ve geniş güç değişimi limitleri,

5) gerekli dış özelliklerin elde edilmesini mümkün kılan, telafi derecesini değiştirerek özellikleri değiştirme imkanı.

Elektrikli makine amplifikatörlerinin dezavantajları şunları içerir:

1) büyük kazançlar elde etmek için doymamış bir manyetik devre kullanıldığından, aynı güce sahip DC jeneratörlerine kıyasla nispeten büyük boyutlar ve ağırlık,

2) histerezise bağlı artık gerilmenin varlığı. Artık akı tarafından armatürde indüklenen EMF manyetizma, küçük sinyaller bölgesindeki çıkış voltajının giriş sinyaline doğrusal bağımlılığını bozar ve giriş sinyalinin polaritesini değiştirirken elektrik makinesinin amplifikatörlerinin çıkış parametrelerinin girişlere bağımlılığının benzersizliğini ihlal eder, sinyalin sabit polaritesine sahip bir artık manyetizma akısı kontrol akışını artıracağından ve sinyalin polaritesi değiştiğinde kontrol akışını azaltacaktır.

Ek olarak, düşük yük direnci ve sıfır giriş sinyali ile aşırı kompanzasyon modunda çalışan bir elektrikli makine amplifikatörünün artık EMF'sinin etkisi altında, kendi kendini uyarabilir ve kontrol edilebilirliğini kaybedebilir. Bu fenomen, dengeleyici bobinin tahrik etkisinden dolayı makinenin uzunlamasına manyetik akısında başlangıçta kalan manyetizma akısına eşit olan kontrol edilemeyen bir artışla açıklanır.

Elektrik makinesinin amplifikatöründeki artık manyetizma akışının zararlı etkisini nötralize etmek için alternatif akım demanyetizasyonu gerçekleştirilir ve elektrik makinelerinin amplifikatörleri otomatik sistemlere biraz yetersiz yerleştirilir.

Yarı iletken dönüştürücülerin piyasaya sürülmesiyle, bir elektrik makinesinin bir amplifikatörünün (jeneratör) elektrikli tahrik sisteminde elektrikli makine amplifikatörlerinin kullanımının - motorun önemli ölçüde azaldığı belirtilmelidir.