bộ khuếch đại điện cơ

Bộ khuếch đại là một thiết bị trong đó tín hiệu công suất thấp (số lượng đầu vào) điều khiển công suất tương đối cao (số lượng đầu ra). Trong trường hợp này, giá trị đầu ra là một hàm của tín hiệu đầu vào và mức tăng xảy ra do năng lượng của nguồn bên ngoài.

Bộ khuếch đại V của máy điện Công suất điện đầu ra (được điều khiển) được tạo ra từ công suất cơ học của động cơ truyền động.

Bộ khuếch đại điện cơ (EMU) là máy thu DC.

Tùy thuộc vào phương pháp kích thích, bộ khuếch đại máy điện được chia thành bộ khuếch đại trường dọc và bộ khuếch đại trường ngang.

Bộ khuếch đại trường dọc, trong đó từ thông kích thích chính được định hướng dọc theo trục dọc của máy, bao gồm:

1) bộ khuếch đại máy điện độc lập,

2) Máy khuếch đại máy điện tự kích,

3) bộ khuếch đại hai máy,

4) bộ khuếch đại máy điện hai bộ thu,

5) bộ khuếch đại máy điện hai và ba tầng của trường dọc

Bộ khuếch đại trường ngang, trong đó từ thông kích thích chính được định hướng dọc theo trục ngang của máy, bao gồm:

1) Bộ khuếch đại điện cơ có bước đường kính của cuộn dây phần ứng,

2) bộ khuếch đại máy điện bước phần ứng nửa đường kính,

3) Bộ khuếch đại điện cơ với hệ thống từ tính tách rời.

Công suất điều khiển của bộ khuếch đại máy điện càng thấp thì trọng lượng và kích thước của thiết bị điều khiển càng nhỏ. Do đó, đặc điểm chính là lợi nhuận. Phân biệt giữa độ lợi công suất, độ lợi dòng điện và độ lợi điện áp.

Độ lợi công suất của bộ khuếch đại kp là tỷ lệ giữa công suất đầu ra Pout với công suất đầu vào Pin ở trạng thái ổn định:

kp = Đầu ra / Pvx

Tăng điện áp:

kti = Uout / Uin

trong đó Uout là điện áp mạch đầu ra; - điện áp mạch đầu vào.

Độ lợi hiện tại ki Tỷ lệ dòng điện của mạch đầu ra của bộ khuếch đại đầu ra Az với dòng điện của mạch đầu vào Azv:

ki = Tôi ở ngoài / Azv

Từ những gì đã nói, các bộ khuếch đại máy điện có thể có mức tăng công suất đủ cao (103 - 105). Điều quan trọng không kém đối với bộ khuếch đại là hiệu suất của nó, được đặc trưng bởi hằng số thời gian của các mạch.

Mục đích của họ là đạt được mức tăng công suất cao và tốc độ phản hồi cao từ bộ khuếch đại máy điện, tức là. hằng số thời gian nhỏ nhất có thể.

Trong các hệ thống điều khiển tự động, các bộ khuếch đại máy điện được sử dụng làm bộ khuếch đại công suất và hoạt động chủ yếu ở các chế độ nhất thời trong đó xảy ra quá tải dòng điện đáng kể. Vì vậy, một trong những yêu cầu đối với ampli máy điện là khả năng chịu quá tải tốt.

Độ tin cậy và hoạt động ổn định là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với bộ khuếch đại máy điện.

Bộ khuếch đại máy điện được sử dụng trên máy bay và phương tiện vận tải phải càng nhỏ và nhẹ càng tốt.

Trong công nghiệp, được sử dụng rộng rãi nhất là bộ khuếch đại máy độc lập, bộ khuếch đại máy tự kích thích và bộ khuếch đại máy xuyên trường đường kính bước.

Hệ số khuếch đại công suất của EMU độc lập không vượt quá 100. Để tăng hệ số khuếch đại công suất của EMU, người ta đã tạo ra các bộ khuếch đại máy điện tự kích thích.

EMU kết cấu có tự kích thích (EMUS) chỉ khác với EMU độc lập ở chỗ cuộn dây tự kích thích được đặt đồng trục trên các cực kích thích của nó với cuộn dây điều khiển, được nối song song với cuộn dây phần ứng hoặc nối tiếp với nó.

Các bộ khuếch đại như vậy chủ yếu được sử dụng để cấp nguồn cho cuộn dây kích thích của máy phát trong hệ thống máy phát-động cơ và trong trường hợp này, thời lượng của quá độ được xác định bởi hằng số thời gian của máy phát.

Không giống như EMU độc lập và EMU tự kích thích (EMUS), trong đó từ thông kích thích chính là từ thông dọc hướng dọc theo các cực kích thích, trong EMU trường ngang, từ thông kích thích chính là từ thông ngang từ phản ứng phần ứng.

Đặc tính tĩnh quan trọng nhất của EMU xuyên trường là hệ số khuếch đại công suất. Mức tăng lớn thu được do thực tế là EMU xuyên trường là bộ khuếch đại hai tầng. Giai đoạn đầu tiên của quá trình khuếch đại: cuộn dây điều khiển được nối tắt với chổi quét ngang.Giai đoạn thứ hai: ngắn mạch chuỗi bàn chải ngang - chuỗi đầu ra của bàn chải dọc. Do đó, tổng công suất đạt được là kp = kp1kp2, trong đó kp1 là mức tăng của giai đoạn 1; kp2 - hệ số khuếch đại của giai đoạn 2.

Khi sử dụng bộ khuếch đại của máy điện trong các hệ thống điều khiển tự động kín (bộ ổn định, bộ điều chỉnh, hệ thống theo dõi), máy phải được bù hơi thấp (k = 0,97 ÷ 0,99), vì trong trường hợp bù quá mức trong hệ thống khi làm việc, nhiễu giả sẽ xảy ra. xảy ra do cuộn dây bù ms còn lại, điều này sẽ dẫn đến sự xuất hiện của hiện tượng tự dao động trong hệ thống.

Mức tăng công suất tổng thể của EMU trường ngang tỷ lệ thuận với lũy thừa thứ tư của tốc độ quay phần ứng, độ dẫn từ dọc theo trục ngang và trục dọc, đồng thời phụ thuộc vào tỷ lệ điện trở của cuộn dây máy và tải.

Theo đó, bộ khuếch đại sẽ có mức tăng công suất cao hơn, mạch từ ít bão hòa hơn và tốc độ quay của nó cao hơn. Không thể tăng tốc độ quay quá mức, vì hiệu ứng chuyển đổi dòng điện bắt đầu tăng lên đáng kể. Do đó, với tốc độ tăng quá mức do dòng chuyển mạch tăng, mức tăng công suất sẽ không tăng và thậm chí có thể giảm.

Ứng dụng của bộ khuếch đại máy điện

Bộ khuếch đại máy điện được sản xuất hàng loạt và sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động và truyền động điện tự động.Trong các hệ thống máy phát-động cơ, máy phát điện, và thường là máy kích thích, về cơ bản là các bộ khuếch đại máy điện độc lập được kết nối theo tầng. Phổ biến nhất là các bộ khuếch đại điện trường ngang. Những bộ khuếch đại này có một số ưu điểm, những ưu điểm chính là:

1) tăng công suất cao.

2) công suất đầu vào thấp,

3) đủ tốc độ, nghĩa là hằng số thời gian nhỏ của mạch khuếch đại. Thời gian tăng điện áp từ 0 đến giá trị danh định đối với bộ khuếch đại công nghiệp có công suất 1-5 kW là 0,05-0,1 giây,

4) đủ độ tin cậy, độ bền và giới hạn rộng của sự thay đổi công suất,

5) khả năng thay đổi các đặc tính bằng cách thay đổi mức độ bù, giúp có được các đặc tính bên ngoài cần thiết.

Nhược điểm của bộ khuếch đại máy điện bao gồm:

1) kích thước và trọng lượng tương đối lớn so với các máy phát điện một chiều có cùng công suất, do mạch từ không bão hòa được sử dụng để thu được mức tăng lớn,

2) sự xuất hiện của ứng suất dư do hiện tượng trễ. EMF gây ra trong phần ứng bởi từ thông dư từ tính, làm biến dạng sự phụ thuộc tuyến tính của điện áp đầu ra vào tín hiệu đầu vào trong vùng tín hiệu nhỏ và vi phạm tính duy nhất của sự phụ thuộc của các tham số đầu ra của bộ khuếch đại của máy điện vào đầu vào khi thay đổi cực tính của tín hiệu đầu vào, vì một dòng từ dư với cực tính của tín hiệu không đổi sẽ làm tăng dòng điều khiển và khi cực tính của tín hiệu thay đổi, nó sẽ làm giảm dòng điều khiển.

Ngoài ra, dưới ảnh hưởng của EMF dư của bộ khuếch đại máy điện hoạt động ở chế độ bù quá mức, với khả năng chịu tải thấp và tín hiệu đầu vào bằng không, nó có thể tự kích thích và mất khả năng điều khiển. Hiện tượng này được giải thích là do từ thông dọc của máy tăng không kiểm soát được, ban đầu bằng với từ thông dư, do tác động dẫn động của cuộn bù.

Để vô hiệu hóa tác hại của dòng từ tính dư trong bộ khuếch đại của máy điện, quá trình khử từ dòng điện xoay chiều được thực hiện và bản thân bộ khuếch đại của máy điện được đặt trong hệ thống tự động hơi không đủ.

Cần lưu ý rằng với sự ra đời của bộ chuyển đổi bán dẫn, việc sử dụng bộ khuếch đại máy điện trong hệ thống truyền động điện của bộ khuếch đại (máy phát) của máy điện - động cơ đã giảm đáng kể.