Вопросы и задания

1. Поясните устройство и принцип действия ТГ постоянного тока.

2. Как существую погрешности выходной характеристики и каковы меры по уменьшению этих погрешностей?

3. Какие достоинства и недостатки у ТГ постоянного тока?

3.22 Электромашинный усилитель

Электромашинный усилитель (ЭМУ) представляют собой специальные электрические генераторы постоянного тока, предназначенные для усиления мощности. Простейшим ЭМУ является обычный ГПТ с независимым возбуждением, у которого, как известно, мощность, подаваемая на обмотку возбуждения, во много раз меньше мощности, получаемой на выходе от обмотки якоря. Усиление мощности в этой машине происходит за счет механической энергии, поступающей от приводного двигателя, что является характерным и для всех других ЭМУ. Однако в генераторах с независимым возбуждением нельзя получить большие коэффициенты усиления, а в ЭМУ - можно.

В схеме ЭМУ с поперечным полем (рис.3.37) имеется хотя бы одна обмотка управления (У). Якорь ЭМУ приводится во вращение от постороннего двигателя и ничем не отличается от якоря машины постоянного тока обычного исполнения. На коллекторе установлен двойной комплект щеток: по поперечной q-q и продольной d-d осям. Щетки, установленные по поперечной оси, замыкаются накоротко, а к щеткам, расположенным по продольной оси, подключается сопротивление нагрузки R_н. При подаче управляющего сигнала U_у по обмотке управления проходит ток I_у, который создает небольшой продольный поток Ф_у (рис.3.38,а). При вращении якоря этот поток индуктирует в обмотке якоря между поперечными щетками ЭДС

Поскольку поперечные щетки замкнуты накоротко, то по обмотке якоря будет проходить ток значительной величины

так как суммарное сопротивление в короткозамкнутой поперечной цепи мало. При прохождении тока I_q по обмотке якоря возникает поперечный поток Ф_aq, во много раз больший потока Ф_y обмотки управления. Поток Ф_aq (рис.3.38,б) индуктирует в обмотке якоря между продольными щетками э.д.с.

которая создает ток нагрузки

Поток якоря Ф_ad, создаваемая током I_d, направлена встречно потоку Ф_y обмотки управления, поэтому продольный поток якоря Ф_ad будет размагничивать машину. Для компенсации потока Ф_ad на статоре ЭМУ помещают компенсационную обмотку K, которую включают в цепь нагрузки.

Таким образом, изменяя небольшой ток I_у в обмотке управления ЭМУ, можно управлять значительным током 1_d в цепи нагрузки.

ЭМУ с поперечным полем можно рассматривать как генератор постоянного тока, состоящий из двух ступеней, включенных в каскад. В первой ступени магнитный поток создается обмоткой управления, а выходной обмоткой служит обмотка якоря, замкнутая накоротко проводником, включенным между поперечными щетками. Выходная мощность первой ступени P_выx1 является одновременно входной мощностью второй ступени P_вx2.

Коэффициент усиления ЭМУ представляет собой отношение выходной мощности к входной

При номинальной нагрузке коэффициент усиленияk_y имеет примерно величину 3000...5000, а в машинах мощностью 10...20 кВт достигает 10000.

ЭМУ с поперечным полем выполняют с ненасыщенной магнитной системой, поэтому выходное напряжение U_вых этой машины пропорционально току управления I_у (рис.3.39,а). Внешние характеристики U_вых=(I_d) близки к прямым линиям (рис.3.39,б). Характеристика 1 соответствует перекомпенсации ЭМУ, 2 – точной компенсации и 3 – недокомпенсации. Идеальной является характеристика 2. Следует избегать как недокомпенсации, так как выходное напряжение U_вых ЭМУ слишком зависит от тока нагрузки, так и перекомпенсации, так работа ЭМУ становится неустойчивой.