機電放大器

放大器是一種以低功率信號(輸入量)控制相對高功率(輸出量)的裝置。在這種情況下,輸出值是輸入信號的函數,增益是由於外部源的能量而產生的。

V 放大器的電機輸出(受控)電功率由驅動電機的機械功率產生。

機電放大器 (EMU) 是直流收集器。

根據勵磁方式的不同,電機放大器分為縱場放大器和橫場放大器。

縱向場放大器,其中主要激勵通量沿機器的縱軸定向,包括:

1)獨立電機放大器,

2)自激電機放大器,

3)雙機放大器,

4)雙集電極電機放大器,

5) 縱向場的兩級和三級電機放大器

橫向場放大器,其中主要激勵磁通量沿機器的橫向軸定向,包括:

1) 具有電樞繞組徑距的機電放大器,

2)半直徑電樞變槳電機放大器,

3) 具有分裂磁系統的機電放大器。

電機放大器的控制功率越低,控制設備的重量和尺寸就越小。因此,主要特徵是利潤。區分功率增益、電流增益和電壓增益。

放大器的功率增益kp是穩態工作時輸出功率Pout與輸入功率Pin的比值:

kp = Poutput / Pvx

電壓增益:

kti = Uout / Uin

其中 Uout 是輸出電路電壓; — 輸入電路電壓。

電流增益ki Az輸出放大器輸出電路的電流與輸入電路Azv的電流之比:

ki = 我在外面 / Azv

從上述內容可以看出,電機放大器可以具有足夠高的功率增益 (103 - 105)。對放大器同樣重要的是它的性能,其特徵在於其電路的時間常數。

他們的目標是從電機放大器中獲得高功率增益和高響應速度,即。盡可能小的時間常數。

機電放大器在自動控制系統中,電機放大器用作功率放大器,主要在瞬態模式下運行,在此期間會發生顯著的電流過載。因此,對電機放大器的要求之一是良好的過載能力。

操作的可靠性和穩定性是電機放大器最重要的要求之一。

飛機和運輸裝置上使用的電機放大器應盡可能小和輕。

工業上應用最廣的有獨立機放、自激機放、步徑跨場機放。

獨立動車組的功率放大係數不超過100。為了提高動車組的功率放大係數,出現了自激電機放大器。

自勵式結構動車組(EMUS)與獨立式動車組的區別僅在於自勵磁繞組與控制繞組同軸放置在勵磁極上,控制繞組與電樞繞組並聯或串聯。

此類放大器主要用於為發電機-電動機系統中發電機的勵磁繞組供電,在這種情況下,瞬變的持續時間由發電機的時間常數決定。

與獨立動車組和自激式動車組 (EMUS) 不同,其中主勵磁通量是沿勵磁極方向的縱向磁通量,在橫向磁場動車組中,主勵磁通量是來自電樞反應的橫向磁通量。

跨場動車組最重要的靜態特性是功率增益因數。由於交叉場EMU是兩級放大器,因此獲得了很大的增益。第一級放大:控制線圈與橫向電刷短接。第二階段:橫向電刷短路鏈-縱向電刷輸出鏈。因此,總功率增益為kp = kp1kp2,其中kp1為第一級增益; kp2——第二級的放大係數。

在封閉式自動控制系統(穩定器、調節器、跟踪系統)中使用電機放大器時,機器應略微欠補償(k = 0.97 ÷ 0.99),因為如果系統在工作期間補償過度,則會產生虛假干擾由於殘留的m.s.補償線圈而發生,這將導致系統發生自激振盪。

橫向勵磁動車組的總功率增益與電樞轉速的四次方、沿橫軸和縱軸的磁導率成正比,並取決於電機繞組的電阻與負載的比值。

因此,放大器將具有更高的功率增益、更少的飽和磁路和更高的旋轉速度。不可能過度增加轉速,因為開關電流的影響開始顯著增加。因此,隨著開關電流的增加而導致速度過度增加,功率增益不會增加,甚至可能會減少。

機電放大器

電機放大器的應用

電機放大器已大量生產並廣泛應用於自動控制系統和自動化電氣驅動中。在發電機-電動機系統中,發電機(通常還有勵磁機)本質上是級聯連接的獨立電機放大器。最常見的是橫向場電放大器。這些放大器具有許多優點,主要有:

1)高功率增益。

2)低輸入功率,

3)足夠的速度,即放大電路的時間常數小。功率為1-5 kW的工業放大器從零到標稱值的電壓上升時間為0.05-0.1秒,

4)足夠的可靠性、耐久性和功率變化的寬限度,

5)通過改變補償程度來改變特性的可能性,這使得獲得必要的外部特性成為可能。

電機放大器的缺點包括:

1)與相同功率的直流發電機相比體積和重量較大,由於採用不飽和磁路獲得較大增益,

2)由於滯後現象存在殘餘應力。由剩餘磁通在電樞中感應出的 EMF 磁性,在小信號區域扭曲了輸出電壓對輸入信號的線性依賴性,並且在改變輸入信號的極性時違反了電機放大器的輸出參數對輸入參數的依賴性的唯一性,由於信號極性不變的剩磁通量會增加控制流量,而當信號極性改變時,它會減少控制流量。

另外,電機放大器工作在過補償模式下,在低負載電阻和零輸入信號的情況下,受殘餘電動勢的影響,會自激而失去可控性。由於補償線圈的驅動作用,機器的縱向磁通量不受控制地增加,最初等於剩磁通量,可以解釋這種現象。

為了中和電機放大器中剩磁流的有害影響,進行交流退磁,而電機放大器本身放置在自動系統中有些不足。

應該指出的是,隨著半導體轉換器的引入,在電機放大器(發電機)的電驅動系統中使用電機放大器——發動機已大大減少。

機電放大器

 

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