14.6 Теоретические положения :

Наибольшее распространение в автоматике получили электромашинные усилители поперечного поля. В отличие от обычного генератора постоянного тока в этом ЭМУ основным рабочим потоком является маг­нитный поток, создаваемый током обмотки якоря, — поперечный поток реакции якоря. На коллекторе ЭМУ установлено два комплекта щеток: один комплект — q_1, q₂ (рисунок 3, а) — расположен по поперечной оси главных полюсов, т. е. на геометрической нейтрали, а другой — d₁, d₂ — по продольной оси главных полюсов. Щетки q₁, q₂ замкнуты накоротко, а к щеткам d₁, d₂ подключена рабочая цепь ЭМУ.

Рисунок 14.3 – Схема устройства и внешние характеристики ЭМУ

Помимо обмотки якоря усилитель имеет одну или несколько обмоток управления (у₁; у₂), компен­сационную обмотку (ОК), поперечную подмагничи-вающую обмотку (ОП) и обмотку добавочных по­люсов (ОД). Якорь усилителя приводится во вращение электродвигателем.

Если к одной из обмоток управления подвести напряжение U_y, то в этой обмотке появится ток управления I_y, который создает МДС обмотки управления F_y = I_yw_y. Эта МДС, в свою очередь, создает магнитный поток Ф_у, который наведет в обмотке якоря в цепи щеток q₁, q₂ ЭДС Е_q. Электродвижущая сила Е_q невелика, но так как щетки q₁, q₂ замкнуты накоротко, то ЭДС Е_q вызовет значительный ток I_q. Ток в обмотке якоря I_q создаст МДС F_q и магнитный поток Ф_q, который направлен по поперечной оси главных полюсов, т. е. по геометрической нейтрали, и неподвижен в пространстве. В обмотке якоря, вращающейся в неподвижном потоке Ф,, наводится ЭДС E_d, снимаемая с продольных щеток d₁, d₂.

Если к выходным зажимам ЭМУ подключить нагрузку r_н, то ЭДС Е_d создаст в цепи щеток d₁, d₂рабочий ток I_d.

Таким образом, небольшая мощность обмотки управления проходит две ступени усиления: сначала эта мощность усиливается на ступени «цепь управления—поперечная цепь», а затем на ступени «поперечная цепь— продольная (рабочая) цепь».

Усиление мощности на каждой ступени характеризуется коэффициентом усиления, который на ступени «цепь управления—поперечная цепь» определяется отношением мощности в поперечной цепи P_q = Е_qI_q к мощности управления Р_у = U_yI_y:

k_y1=P_q/P_y. (14.3)

Коэффициент усиления на ступени «поперечная цепь — про­дольная (рабочая) цепь» определяется отношением мощностей в этих цепях:

k_y2=P_d/P_q (14.4)

где P_d = U_dI_d — мощность в рабочей цепи усилителя, т. е. в цепи щеток d₁, d₂.

Общий коэффициент усиления ЭМУ равен произведению ча­стных коэффициентов усиления:

k_y = k_y1k_y2 = (P_q/P_y)(P_d/P_q) = P_d/P_y (14.5)

Коэффициент усиления электромашинных усилителей может достигать 2000-20000.

14.7 Контрольные вопросы :

1 Принцип усиления в ЭМУ.

2 Раскрыть назначение компенсационной обмотки в ЭМУ.

3 Какую роль играет резистор R_к в цепи компенсационной обмотки ЭМУ?

4 Объяснить график внешней характеристики ЭМУ.

5 Раскрыть назначение поперечной подмагничивающей обмотки.

6 Как определяется коэффициент усиления ЭМУ?