йой характеристикой является коэффициент усиления. Различают кффициенты усиления по мощности, току и напряжению.

[Коэффициент усиления ЭМУ по мощности hp есть отношение MoiiHOCTH на выходе к мощности управления:

Коэффициент усиления ЭМУ по току ft / - это отношение тока выхрдной цепи усилителя к току управления:

Коэффициент усиления ЭМУ по напряжению - это отношение напряжения выходной цепи к напряжению управления:

Из сказанного следует, что

k/ku-=kp.

Электромашинные усилители могут иметь достаточно высокий коэффициент усиления по мощности (lO-r-lO).

Не менее важным для ЭМУ является быстродействие, характеризуемое постоянными времени его цепей.

Постоянная времени определяется величиной энергии магнитного поля, изменяющегося в процессе регулирования. Для электрической цепи постоянная времени

где L - индуктивность цепи; R - активное сопротивление цепи.

В ЭМУ постоянная времени 7=0,02-5-0,2 с.

От ЭМУ стремятся получить большой коэффициент усиления по мощности и большое быстродействие, т. е. по возможности меньшие постоянные времени. Так как постоянная времени ЭМУ. пропорциональна коэффициенту усиления по мощности, то для удобства сравнения различных усилителей вводят коэффициент добротности Ад, равный отношению коэффициента усиления по мощности к сумме постоянных времени ступеней усиления:

К ЭМУ, работающим в системах автоматического регулирования, предъявляется требование линейности выходных характеристик, т. е. зависимостей выходных параметров от входных. При выполнении этого требования ЭМУ сохраняет неизменной величину коэффициента усиления при изменении сигнала управления.

В системах автоматического регулирования ЭМУ применяют в качестве усилителей мощности, работающих в основном при переходных режимах, в процессе которых возникают значительные перегрузки по току. Поэтому одним из требований к ЭМУ является хорошая перегрузочная способность.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к ЭМУ, являются надежность в работе и стабильность характеристик.

Требования, предъявляемые к ЭМУ в зависимости от условий применения, изложены в § В.2.

Для малых мощностей наиболее распространенными являются ЭМУ поперечного поля, а в некоторых специальных системах - ЭМУ с самовозбуждением.

Конструкция и электрическая схема ЭМУ независимого возбуждения такие же, как у генератора постоянного тока независимого возбуждения. ЭМУ независимого возбуждения имеют относительно низкий коэффициент усиления и широкого применения не получили. Однако в системах генератор - двигатель, где от двигателя требуется изменение скорости вращения в широком диапазоне, генератор работает в режиме ЭМУ независимого возбуждения. Многоступенчатые ЭМУ продольного поля в диапазоне малых мощностей практически не применяют.

нагр

§ 1.2. ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

С целью повышения коэффициента усиления по мощности ЭМУ были созданы электромащинные усилители с самовозбуждением.

Конструктивно ЭМУ с самовозбуждением (ЭМУС) отличается от независимого ЭМУ только тем, что на его полюсах возбуждения соосно с обмотками управления размещается обмотка самовозбуждения, включаемая параллельно обмотке якоря (рис. 1.1, а) или последовательно с ней (рис. 1.1, б).

Для пояснения принципа действия ЭМУС рассмотрим возбуждение генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. На рис. 1.2, а изображены характеристика холостого хода машины E=f{J ), т. е. зависимость э. д. с. £ от тока возбуждения /в, и вольт-амперные характеристики /ва = /(4) Ц возбуждения 1 и 2, определяющие падение напряжения на сопротивлении этой цепи Rb-

Обозначим через - угол наклона линейного участка характеристики холостого хода, через и - углы наклона вольт-амперных характеристик цепи возбуждения.

Угол наклона вольт-амперной характеристики цепи возбуждения зависит от величины сопротивления i.цепи возбуждения, так как

Рис. 1.1. Схемы ЭМУ с самовозбуждением

tga=-

(1.1)

Из приведенных на рис. 1.2, а характеристик видно, что в случае а1>аз возбуждения машины не произойдет, так как согласно харак-

тгеристикам при определенной величине м. д. е., например F, гейератор вырабатывает э. д. с. Е, а для создания такой м. д. с. нейбходимо приложить к обмотке возбуждения напряжение Ui>ti.

Рис. 1.2. Характеристики:

о - генератора с самФВ.оэбуждением: 6 - ЭМУ с самовсэСуж-лением

При а2<аз машина возбудится до точки С. Угол наклона начального участка характеристики холостого хода Од называют критическим углом а р. Таким образом, условие самовозбуждения можно записать через углы:

а<сц,р. (1.2)

В ЭМУ сопротивление цепи обмотки самовозбуждения подбирают так, чтобы при отсутствии сигнала на обмотке управления усилитель не возбуждался, т. е. выбирают а>а р (прямая / на .рис. 1.2, б). Если на обмотку управления, имеющую Wy витков, подать сигнал, создающий м. д. с. Py=IyWy, то вольт-амперная характеристика переместится параллельно прямой / и займет положение прямой 2, а усилитель возбудится до точки Лив обмотке якоря появится э. д. с. Е. Нетрудно заметить, что э. д. с. Е создается магнитным потоком, величина которого определяется суммарной м. д. с. возбуждения:

F=Fy+F, (1.3)

где fc=/eiKc-М-Д- С- обмотки самовозбуждения; ш,. -число витков этой обмотки.

Заменим отрезок характеристики OA рис. 1.2,6 прямой линией (Zj40fi a p) и рассмотрим треугольники ОАВ и CAB: для треугольника ОАВ

£=Btga p. (1.4а)

для треугольника CAB

E=Ftga.

Решая совместно (1.3), (1.4а) фициента усиления м. д. с:

(1.46)

и (1.46), находим значение коэф-

(1.5)