2.3Электромашинный усилитель

Электромашинный усилитель ЭМУ представляет собой электрическую машину постоянного тока. Ротор ЭМУ приводится во вращение электродвигателем (как правило, трехфазным электродвигателем) и вращается с постоянной скоростью. На коллекторе ротора установлены две пары щеток - на продольной и поперечной осях. Щетки на поперечной оси замкнуты накоротко.

При подаче напряжения U_у на обмотку управления возникает магнитный поток Ф_у обмотки управления, пропорциональный току в обмотке.

В обмотке ротора наводится ЭДС. В закороченной обмотке ток велик и вызывает большой магнитный поток, направленный по поперечной оси против магнитного потока обмотки управления. Для компенсации этого потока в продольной цепи располагается компенсационная обмотка, регулируемая с помощью R_ш..

Рассмотрим цепь обмотки управления. Считая ЭМУ скомпенсированным, на основании второго закона Кирхгофа имеем следующее уравнение:

(3.9)

где Ry – активное сопротивление обмотки управления (ОУ);

Ly – ее индуктивность;

Iу – ток в ОУ;

Uy – напряжение на ОУ.

После преобразования (3.9) примет вид:

(3.10)

где – постоянная времени ОУ;

– коэффициент передачи ОУ.

Применив к уравнению (3.10) преобразование Лапласа, при нулевых начальных условиях, получаем:

(3.11)

ЭДС, действующая в поперечной цепи якоря генератора ЭМУ, в пределах линейного участка кривой намагничивания пропорциональна магнитодвижущей силе (МДС), развиваемой ОУ.

То есть:

(3.12)

где E_q(р) – изображение по Лапласу ЭДС в поперечной цепи;

Fy(р) – изображение по Лапласу МДС ОУ;

_y – число витков ОУ;

₁ – коэффициент пропорциональности между E_q и Р_у.

Определив из (3.11) I_у(р) и подставив в (3.12), получим:

(3.13)

Передаточная функция первого каскада усиления ЭМУ:

(3.14)

где – коэффициент передачи первого каскада усиления;

Как и для обмотки управления, для поперечной цепи можно написать уравнение:

(3.15)

Смысл величин, входящих в уравнение [3.15] тот же, что и в [3.9]. Индекс «q» указывает на принадлежность к поперечной цепи.

Опуская преобразования, аналогичные (3.11 ... 3.14), приходим к передаточной функции второго каскада усиления:

(3.16)

где Ed – ЭДС продольной цепи ЭМУ;

– постоянная времени поперечной цепи;

– коэффициент передачи второго каскада усиления ;

– коэффициент усиления.

Таким образом, ЭМУ может быть представлен структурной схемой, представленной на рисунке 3.2.

Рисунок 3.1

Передаточная функция ЭМУ в целом:

(3.17)

где – коэффициент усиления (по напряжению) ЭМУ.

Этот коэффициент просто определяется в установившемся режиме:

(3.18)

ПРИМЕЧАНИЕ – для данного ЭМУ считать Т1= Т2 .