Электромашинный усилитель - АМПЛИДИН

Амплидин применяется в сервомеханизмах и в промышленных электронных установках для усиления относительно слабой электрической энергии, подводимой к его обмоткам. По своим характеристикам усиления мощности амплидин, или электромашинный усилитель, значительно превосходит обычные генераторы.
Генератор постоянного тока можно рассматривать как усилительное устройство, так как небольшие изменения тока возбуждения вызывают значительно большие изменения выходного тока.
Коэффициент усиления амплидина существенно превышает усиление, которое можно получить в случае, когда энергия с одного генератора подается в обмотку возбуждения второго, более мощного генератора с целью усиления. Если сравнить обычный генератор с амплидином, то коэффициент усиления по мощности амплидина может иметь значения 25000 — 50000, в то время как усиление обычного генератора постоянного тока находится в пределах примерно 25 — 100. Таким образом, мощность подводимая к обмотке возбуждения амплидина, может составлять всего несколько ватт, а выходная мощность при этом .равна более 20000 Вт.
Схема амплидина изображена на рис. 13.13. Верхняя и нижняя щетки замкнуты накоротко, как показано на рисунке, что обеспечивает протекание больших токов в этой цепи. Следовательно если до замыкания щеток выходной ток был равен 100 А при токе возбуждения ~4 А, то при короткозамкнутых щетках ток возбуждения, равный -0,2 А, будет достаточен для получения той же величины тока 100 А.

Рис. 13.13. Схема амплидина.

Ток короткого замыкания якоря создает сильное поперечное поле- этот эффект называется реакцией якоря. При вращении якоря его обмотки .пересекают это поле, и в них индуцируется напряжение, сдвинутое по отношению к полю возбуждения на 90°. Поэтому для получения максимальной мощности в нагрузке используются дополнительные щетки, сдвинутые по отношению к первым на 90°.
Магнитное поле, обусловленное реакцией якоря, и поле, которое ее вызывает, сдвинуты по фазе на 90°. Управляющее магнитное поле и поле реакции нагрузки отличаются по фазе на 180° Такой фазовый сдвиг вызывает эффект компенсации, который приводит к уменьшению выходной мощности, а его действие можно сравнить с действием обратной связи в усилителях. Эффект компенсации можно минимизировать путем введения специальной компенсирующей обмотки L2. Компенсирующая обмотка обычно располагается на отдельном полюсе и имеет число витков, которое должно обеспечивать компенсацию магнитного поля, обусловленного нагрузкой.
Так как поле возбуждения амплидина можно изменять, это устройство можно использовать для управления скоростью вращения двигателей постоянного тока. Кроме того, амплидин можно применять в качестве возбудителя для другого генератора с целью регулирования последнего. Так как для возбуждения амплидина требуется небольшая мощность, то проблемы стабилизации напряжения амплидина, как правило, не возникает. По этой причине амплидин можно использовать для регулирования напряжения мощных генераторов.

http://autoelektrik36.ru/materialy/shemy-vklyucheniya-elektromashinnyh-usilitelej.html

http://patents.su/2-311342-beskontaktnyjj-ehlektromashinnyjj-usilitel.html

Что такое электромашинные усилители?

Метки: словарь электромеханика, усилители, электрические машины

Электромашинные усилители (ЭМУ) применяют на судах в схемах автоматического регулирования, а также в качестве возбудителей генераторов и двигателей.

Простейшим ЭМУ является генератор постоянного тока с независимым возбуждением, у которого мощность управляющего сигнала в цепи возбуждения Р_у=I_уU_у значительно меньше мощности выходного сигнала на нагрузку Р_н=I_нU_н. Отношение мощности выходного сигнала к мощности управляющего сигнала называется коэффициентом усиления ЭМУ по мощности k_у=P_н/P_у. Коэффициент усиления у простейшего ЭМУ небольшой (80—100), поэтому широкого применения такие ЭМУ не нашли. Наибольшее применение получили многоступенчатые ЭМУ, коэффициенты усиления которых достигают 10—12 тыс.

В системах автоматического регулирования широко применяют ЭМУ с поперечным полем (амплидины), представляющие собой двух- или четырехполюсные генераторы постоянного тока со специальной конструкцией статора. На полюсах ЭМУ расположено несколько обмоток управления (ОУ).

При подаче питания на ОУ (рис. 1,а) по ней течет ток Iу, который создает двухполюсный магнитный поток Фу. При вращении якоря в этом потоке в проводниках якоря наводится э. д. с. Е_а, направление которой на рисунке указано точками в верхней параллельной ветви якоря и крестиками — в нижней. Так как ток I_у мал, то и э. д. с. Е_а мала.

Для снятия наибольшего значения э. д. с. щетки устанавливают по поперечной оси аа и замыкают накоротко, благодаря чему в обмотке якоря течет значительный ток I_а, совпадающий по направлению с э. д. с. Е_а. Этот ток создает значительный поток Ф_а, направленный по геометрической нейтрали, т. е. по поперечной оси аа (отсюда понятен термин «ЭМУ с поперечным полем»). Под действием потока Ф_а в той же обмотке якоря наводится значительная э. д. с. Е_b, направление которой на рис. 1,а указано точками в правой параллельной ветви якоря и крестиками — в левой.

Для снятия наибольшего значения этой э. д. с. вторую пару щеток устанавливают по продольной оси bb. При замыкании щеток bb на нагрузку по цепи течет ток I_b. Под действием этого тока создается поток Ф_b, направленный навстречу потоку управления Ф_у. Так как поток Ф_b велик, то он полностью уничтожает действие потока Ф_у, и усилитель работать не будет.
 

Рис. 1. ЭМУ с поперечным полем

Для нормальной работы усилителя на статоре расположена компенсационная обмотка ОК, которая включается последовательно в цепь якоря (рис. 1,б). Поток компенсационной обмотки Ф_к направлен встречно потоку Ф_b. Для полной компенсации необходимо, чтобы Ф_к = Ф_b.

Недокомпенсация или перекомпенсация оказывает значительное влияние на работу электромашинного усилителя. Для настройки компенсации параллельно компенсационной обмотке включен шунтирующий резистор R1.

Рабочие свойства ЭМУ

Рабочие свойства ЭМУ определяются его внешней характеристикой, представляющей собой зависимость напряжения выхода U_в от тока нагрузки I_н при постоянстве частоты вращения и тока управления (рис. 2). При значительной перекомпенсации работа усилителя неустойчива, так как возникает опасность лавинообразного увеличения тока нагрузки и выхода из строя ЭМУ. Обычно ЭМУ настраивают на небольшую недокомпенсацию.

Рис.2. Внешние характеристики ЭМУ: 1 - нормальная компенсация; 2 - перекомпенсация; 3 - недокомпенсация

ЭМУ имеет две ступени усиления мощности. Первая ступень — обмотка управления ОУ и щетки аа, вторая — щетки аа и bb. В схеме ЭМУ щетки расположены условно.

Достоинства и недостатки ЭМУ

Достоинством ЭМУ является возможность управления значительными мощностями при небольшой мощности управляющего сигнала. Недостатками ЭМУ по сравнению с магнитными усилителями являются меньшая надежность, большие масса и габарит, сложность в эксплуатации.

Современные электромашинные усилители с поперечным полем имеют до четырех обмоток управления, что позволяет изменять напряжение на выходе усилителя в зависимости от изменения четырех параметров регулирования.