Двухступенчатые ЭМУ поперечного поля

Двухступенчатые ЭМУ поперечного поля являются самыми распространенными ЭМУ и были разработаны фирмой «Дженерал электрик» (США) в 1937 г. под названием «амплидин». Такие ЭМУ изготовляются обычно с неявно-выраженными полюсами и с 2р = 2. В СССР такие ЭМУ выпускаются серийно.

Рассматриваемый вид ЭМУ является кон­структивным развитием генератора поперечного поля и по принципу действия ана­логичен ему.

Обмотки управления ОУ соз­дают первоначальный поток Ф_у по продольной оси. Этот поток индуктирует э. д. с, которая вызывает ток в короткозамкнутой цепи якоря (щетки 1—1). Ток протекая по обмотке якоря и поперечной подмагничивающей обмотке ПО, создает потокпоперечного поля. Поток индуктирует э. д. с. в выходной цепи (щетки 2 — 2), в результате чего в цепи нагрузки возникает ток I ₂ = I _вых и на выходных зажимах — напря­жениеПродольная размагничивающая н. с. тока I ₂ практически полностью компен­сируется с помощью компенсационной обмотки КО, чтобы снизить мощность управления и увеличить коэффициент усиления. Если действие КО является слишком сильным, то возникает опасность самовозбуждения ЭМУ как генератора последовательного возбуждения, в результате чего нормальная работа ЭМУ нарушается. Обычно КО выполняется с некоторым запасом (перекомпенсация), и регулирование (ослабление) ее действия производится с помощью шунтирующего сопротивления .

Форма вырубок листов стали статора ЭМУ и расположение обмоток статора пока­заны на рис. 21. Компенсационную обмот­ку, с целью достижения компенсации реак­ции якоря не только по величине, но и по форме, выполняют распределенной. Обмотка якоря обычно имеет небольшое укорочение шага. Применение поперечной подмагничи­вающей обмотки ПО позволяет уменьшить ве­личину тока I, и улучшить тем самым ком­мутацию щеток. Поэтому добавочных полюсов в поперечной оси обычно не делают. Коммутация щеток 2— 2 улучшается с помощью добавочных полюсов (рис.21).

Для уменьшения влияния гистерезиса вокруг спинки сердечника статора наматы­вают размагничивающую обмотку, питаемую переменным током. Поток этой обмотки замыкается в сердечнике статора по окруж­ности и не проникает в якорь. Ширина петли гистерезиса при таком размагничи­вании сужается. На рис. 21 эта обмотка не показана.

Двуступенчатые ЭМУ поперечного поля обычно имеют мощность до Р = 20 кВт и коэффициент усиления до k_y = 10000. Построены также многополюсные ЭМУ с сильной поперечной подмагничивающей обмоткой и добавочными полюсами для улучшения коммутации щетокмощностью до Р= 100 кВт.

Существуют также некоторые другие, менее распространенные типы ЭМУ.

Рис.21. Форма вырубок ли­стов стали статора ЭМУ с по­перечным

полем и размещение обмоток статора

1 — обмотки управления; 2 — по­перечная подмагничивающая обмот­ка; 3 — компенсационная обмотка; 4 — обмотка добавочных полюсов выходной цепи

Эл ектромашинные усилители (ЭМУ).

Электромашинные усилители (ЭМУ) являются разновидностью ге­нераторов постоянного тока. ЭМУ предназначены для работы в систе­мах автоматического регулирования. Они управляют относительно большими мощностями с помощью относительно малой мощности, по­даваемой на обмотку возбуждения. Отношение мощности, снимаемой с якоря усилителя, к мощности, подаваемой на обмотку возбуж­дения, называется коэффициентом усиления:

.

Простейшим ЭМУ является обычный генератор независимого воз­буждения. Но коэффициент усиления этого генератора невелик и со­ставляет от 30 до 100. Для повышения точности работы систем авто­матического регулирования потребовалось создание специальных элек­трических машин (ЭМУ) с коэффициентом усиления, равным 10³—10⁵. Наиболее широкое распространение в настоящее время получили ЭМУ поперечного поля. Они представляют собой генератор постоянно­го тока чаще всего двухполюсного исполнения (рис.22 ). На кол­лекторе усилителя устанавливается двойной комплект щеток, смещен­ных относительно друг друга на 90°. Щетки, расположенные по оси q, принято называть поперечными, а по оси d — продольными. Поперечные щетки q замкнуты накоротко, а к щеткам d присоединяется нагрузка. На статоре по продольной оси размещаются несколько обмоток воз­буждения, которые в ЭМУ принято называть обмотками управления (ОУ). На рис. 47.10 показана одна из них. Если через эту обмотку пропустить небольшой ток управления I _у, то он создает относительно малый поток управления Ф_у, который при вращении якоря индуцирует в его обмотке ЭДС Е₂. Направление этой ЭДС в проводниках обмотки показано на рис. 22 (слой, ближний к внешней поверхности якоря). Максимальное значение этой ЭДС будет между щетками q — q. Так как цепь этих щеток замкнута накоротко, то вследствие небольшого сопротивления поперечной цепи даже при сравнительно небольшом значении по якорю и через щетки q — q потечет значительный ток . Его направление совпадет с направлением ЭДС Е₂. Этот ток, проте­кая по обмотке якоря, создает поток реакции якоря Ф₂, направление которого совпадает с осью q. Поток Ф₂ во много раз больше потока Ф_у. Поток Ф₂ индуцирует в той же обмотке якоря ЭДС Е₃, действую­щую между щетками d — d. Направления ЭДС Е₃ и обусловленного ею тока в якоре показаны на рис. 22 (внутренний слой). Ток нагруз­ки , протекая по обмотке якоря, создает поток реакции якоря, направленный навстречу потоку управления Ф_у. Поток во много раз больше потока Ф_у, поэтому для нормальной работы усилителя по­токнеобходимо скомпенсировать. С этой целью на статоре распо­лагают компенсационную обмотку (КО). Ее включают последовательно с якорем и нагрузкой. Для более полной компенсации реакции якоря эту обмотку выполняют распределенной по пазам статора. На рис. 23 показан поперечный разрез пакета статора. Он, так же как и пакет якоря, собран из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В листах вырублены три вида пазов: большие, средние и ма­лые. Распределение обмоток по пазам показано на рис. 23.

МДС компенсационной обмотки F_K рассчитывают обычно так, что­бы она была больше МДС реакции якоря . С помощью резистора , шунтирующего эту обмотку, регулируется степень компенсации реакции якоря. При в машине будет полная компенсация, при — недокомпенсация и при — перекомпенсация. Наибо­лее часто ЭМУ работает с небольшой недокомпенсацией.

Для улучшения коммутации тока нагрузки I₃ по продольной оси предусмотрены дополнительные полюсы. По поперечной оси у ЭМУ ма­лой и средней мощности дополнительные полюсы обычно не устанавли­вают, так как ток I₂ относительно невелик. Для того чтобы обеспечить более легкие условия коммутации для этого тока, иногда его еще боль­ше снижают за счет включения в поперечную цепь дополнительной об­мотки. Эту обмотку размещают в пазах среднего размера. Она создает поток, направленный согласно с потоком Ф_2..

Рис. 22. Электромашинный усилитель поперечного поля

Рис. 23. Лист статора электромашинного усилителя поперечного поля

Из рассмотрения принципа действия ЭМУ поперечного поля следу­ет, что он имеет двухступенчатое возбуждение, за счет чего у него достигается высокий коэффициент усиления. Входная мощность первой ступени равна , а выходная ( и— сопротивления обмот­ки управления и поперечной цепи).

Для второй ступени входной мощ­ностью является , а выходной . Соответственно коэффициенты усиления ступеней

;,

а результирующий коэффициент усиления ЭМУ равен их произведению:

.

Для увеличения коэффициента усиления магнитную систему ЭМУ выполняют ненасыщенной, что снижает мощность возбуждения. Кро­ме большого коэффициента усиления ЭМУ поперечного поля имеет от­носительно высокое быстродействие.

Дата добавления: 2014-01-06