Электронные усилители

В автоматических системах контроля, управления и регулирования наибольшее применение получили электронные усилители. Они вытесняют другие конструкции, включая и машинные. Это объясняется тем, что они имеют большое входное сопротивление, широкий диапазон рабочих частот, относительно небольшую массу и габариты. При помощи безынерционных электронных усилителей осуществляется автоматическое регулирование сверхскоростных производственных процессов. Недостатком их является малая выходная мощность.

Работа электронных усилителей основана на эффекте усиления электрического сигнала в электронных лампах II полупроводниковых триодах. Они имеют очень высокую чувствительность к управляющему сигналу и способны улавливать весьма малые управляемые мощности. При необходимости усиления очень малых токов или напряжений применяют многокаскадные (многоступенчатые) усилители. В них каждая последующая ступень усиливает ток предыдущей. Коэффициент усиления при этом может быть достигнут до сотни тысяч.

Усилители на полупроводниковых триодах (транзисторах) экономичнее, чем на электронных лампах, так как для их работы не требуется затрачивать энергии на подогрев катода. Малые габариты и масса, высокая механическая прочность делают полупроводниковые триоды более удобными и выгодными в усилителях систем автоматики по сравнению с ламповыми. Так же как и для электронных ламп существуют три схемы включения полупроводниковых триодов с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором.

В системах автоматики первые схемы применяются для усиления напряжения и мощности, вторые для усиления сигналов сверхвысокой частоты, а также в усилителях постоянного тока. Третьи схемы (схемы с заземленным по высокой частоте коллектором) обладают высоким входным и низким выходным сопротивлениями, поэтому они часто используются в качестве согласующего каскада между усилителем с высокоомным выходом (первая схема усилителя) и низкоомной нагрузкой. Они имеют высокий коэффициент усиления по току.

Гидравлические усилители.

Это устройства, предназначенные для усиления мощности в гидравлической цепи посредством рабочей жидкости, поступающей под давлением от постороннего источника. Такими источниками внешней энергии могут быть насосы, гидропневматические аккумуляторы и другие устройства. Гидравлические усилители имеют большой коэффициент усиления мощности, надежны в работе и отличаются простотой конструкции. Они делятся на две основные группы: дроссельные и струйные.

Дроссельные гидравлические усилители представляют собой устройства, позволяющие за счет дросселирования потока рабочей жидкости получать на выходе переменные давления и расходы в зависимости от входного сигнала. К ним относятся усилители типа сопло-заслонка и золотник.

В усилителе типа сопло-заслонка (рис. 2.27) сопло и заслонка представляют совместно дроссель с переменным проходным сечением. Рабочая жидкость Qu подаваемая под постоянным давлением р± в усилитель, протекает через дроссель с постоянным проходным сечением, междроссельную камеру 2, сопло 3 и через зазор б между торцом сопла и заслонкой 4 истекает е атмосферу. Междроссельная камера соединенена с рабочей полостью исполнительного механизма ГОГО или иного типа. Величина зазора зависит от положения заслонки по отношению к торцу сопла. Заслонка перемещается чувствительным элементом автоматического регулятора или другим управляющим элементом системы автоматики.

При изменении положения заслонки изменяется расход рабочей жидкости через сопло. Давление р2 в междроссельной камере и выходной линии усилителя в силу этого также меняется, и исполнительный механизм приходит в движение. Скорость перемещения исполнительного механизма зависит от расхода QHM рабочей жидкости, поступающей к нему. Затрачивая небольшую мощность на управление заслонкой, можно получить на выходе усилителя значительную мощность потока рабочей жидкости.

Если в датчике вместо рычага 10 управления с механизмом фиксации (вспомогательным рычагом 9 и пружиной 8) установить элемент, воздействующий на плунжер 6 от чувствительного элемента системы управления или регулирования, то в этом случае датчик будет усилителем золотникового типа. Перемещение плунжера 6 будет плавно изменять давление и расход жидкости, направляемой от вспомогательного источника энергии к исполнительным механизмам.

В корпусе / усилителя расположена трубка 2 с конической насадкой. Эта трубка носит название струйной. Трубка механически связана с одной стороны с пружиной 4, с другой стороны с толкателем 5. Начальное положение трубки 2 устанавливается винтом 3. Кроме того, трубка может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной плоскости фигуры, на небольшой угол вправо или влево.

Против конической трубки находится плитка 7 с двумя приемными соплами, входные окна которых расположены в плоскости качания трубки. Конец трубки окружен цилиндрическим колпачком 6. Струйная трубка сообщается трубопроводом с источником питания. Приемные конические расширяющиеся каналы (сопла) соединены трубопроводом с полостями исполнительного механизма 8. Толкатель 5 соединен с чувствительным элементом системы управления или регулирования.

Принцип действия струйного гидравлического усилителя основан на преобразовании кинетической энергии движущейся жидкости в потенциальную энергию давления.

Рабочая жидкость под давлением 6,0—8,0 кгс/см² подается в струйную трубку. По конической насадке трубки происходит увеличение скорости потока, что приводит к увеличению запаса кинетической энергии. Струя рабочей жидкости, сформировавшаяся в трубке и выходящая из нее с большой скоростью в виде конусообразно расширяющегося потока, отличается компактностью и способна на длительном расстоянии сохранять свою форму. При среднем положении рабочая жидкость в приемных соплах создает равные давления и исполнительный механизм не движется. При отклонении трубки, вызванном чувствительным элементом, в одном из приемных сопел давление возрастает, а в другом падает и механизм приходит в движение. В результате при небольшом расходе мощности на управление струйной трубкой можно получить на выходе усилителя в несколько раз большую мощность потока рабочей жидкости.

Для получения больших выходных мощностей и высокой чувствительности применяют гидравлические усилители с несколькими ступенями (каскадами) усиления. Принцип работы таких усилителей заключается в том, что усилитель первого каскада с ограниченным расходом и малым давлением рабочей жидкости приводит в действие усилитель второго каскада с большим расходом и более высоким давлением рабочей жидкости. Коэффициент усиления по мощности описанных типов усилителей составляет 50 000—250 000.

Дата добавления: 2013-12-13