Лекция №55

Специальные машины постоянного тока

г) Электромашинные усилители.

Можно при помощи двух генераторов независимого возбуждения получить двухступенчатый усилитель (рис. 5-75). Здесь общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов усиления отдельных машин k_y=k'_yk"_y. Он будет, следовательно, значительно больше, чем в предыдущем случае; для нормальных машин при мощности на выходе порядка 30 кВт k_у=1000-1200.

Рис. 5-75. Двухступенчатый усилитель, полученный из двух генераторов независимого возбуждения .

 Рассмотренные усилители во многих случаях малопригодны для автоматических устройств. Основным их недостатком является большая "инерционность" цепей возбуждения, имеющих большие индуктивности. Следовательно, здесь мы не будем иметь быстро-отзывчивой реакции на изменение входной мощности Р_вх, что обычно требуется от усилителей. Кроме того, даже двухступенчатый усилитель, состоящий из двух обыкновенных генераторов, имеет недостаточный коэффициент усиления, особенно при малой мощности генераторов.

Отмеченные недостатки в значительно меньшей степени проявляются в электромашинном усилителе поперечногo поля, называемом сокращенно ЭМУ поперечного поля. Схема соединения его обмоток показана на рис. 5-76.

Рис. 5-76. Схема ЭМУ поперечного поля.

 ЭМУ поперечного поля представляет собой коллекторную машину постоянного тока (обычно двухполюсную). Ее якорь не отличается от якоря нормальной машины, статор выполняется явно- или неявнополюсным. На коллектор накладываются две пары щеток: поперечные b—b и продольные a—a. Поперечные щетки b—b обычно замыкаются накоротко. На статоре помещаются обмотки возбуждения У₁, У₂, У₃, …, называемые обмотками управления, и компенсационная обмотка K, действующая по той же оси, что и обмотки управления, т. е. по продольной оси машины. Продольные щетки а—а являются рабочими щетками; от них берется выходная мощность, подводимая, например, к исполнительному двигателю. Работа ЭМУ поперечного поля протекает следующим образом.

В ЭМУ поперечного поля получается двухступенчатое усиление мощности, причем здесь коэффициент усиления k_у может иметь очень высокие значения. Однако на практике он не превышает 10000.

Весьма ценным свойством ЭМУ поперечного поля является его малая "инерционность" и, следовательно, быстроотзывчивая реакция на изменение мощности, поступающей в обмотки управления. Эти обмотки имеют малые индуктивности в соответствии с малым потоком, создаваемым ими, и относительно большие омические сопротивления. Индуктивность обмотки якоря также относительно невелика.

В настоящее время ЭМУ поперечного поля изготовляются на мощности от десятых долей киловатта до нескольких десятков киловатт. Область их применения весьма обширна. Они применяются там, где необходимо управлять большими мощностями путем изменения малой мощности: например, для питания относительно мощных исполнительных двигателей. Большое распространение они получили в качестве вспомогательных машин для различных электроприводов, где позволяют получать автоматически наиболее благоприятные характеристики приводного двигателя.

д) Исполнительные двигатели постоянного тока.

Довольно часто для автоматических устройств в качестве исполнительных двигателей применяются двигатели постоянного тока. Их назначение, так же как асинхронных исполнительных двигателей, состоит в преобразовании электрического сигнала (напряжения) в механическое движение. Как правило, они работают при независимом питании обмоток якоря и возбуждения. Обычно к обмотке возбуждения подводится постоянное напряжение, U_в=const, а к обмотке якоря — напряжение управления, U_y. В этом случае получается исполнительный двигатель с якорным управлением. Такие двигатели получили на практике преимущественное применение. Они выполняются на мощности от нескольких ватт до сотен ватт и по устройству в основном не отличаются от обычных машин постоянного тока. При меньших мощностях (1—5 Вт) они делаются также с постоянными магнитами.

Для получения механической и регулировочной характеристик — n = f(M) при U_y=const и n = f(U_у) при М=const, — возможно более близких к линейным зависимостям, исполнительные двигатели выполняются с малым насыщением стальных участков магнитной цепи. В отношении линейности регулировочных характеристик, пускового вращающего момента и других свойств исполнительные двигатели постоянного тока превосходят асинхронные исполнительные двигатели.

Если напряжение управления подводится к обмотке возбуждения при постоянном напряжении на зажимах якоря, то получается исполнительный двигатель с полюсным управлением. Такие двигатели находят себе ограниченное применение и строятся обычно на малые мощности. Они уступают двигателям с якорным управлением в отношении быстродействия, так как обмотка возбуждения имеет значительно большую постоянную времени, чем цепь якоря. Однако для них требуется меньшая мощность управления.