Amplifier elektromekanis

Penguat adalah perangkat di mana sinyal daya rendah (kuantitas input) mengontrol daya yang relatif tinggi (kuantitas output). Dalam hal ini, nilai keluaran adalah fungsi dari sinyal masukan dan penguatan terjadi karena energi dari sumber eksternal.

V amplifier keluaran mesin listrik (dikendalikan) daya listrik dihasilkan dari tenaga mekanik motor penggerak.

Penguat elektromekanis (EMU) adalah mesin pengumpul DC.

Bergantung pada metode eksitasi, amplifier mesin listrik dibagi menjadi amplifier medan longitudinal dan amplifier medan melintang.

Amplifier medan longitudinal, di mana fluks eksitasi utama diarahkan sepanjang sumbu longitudinal mesin, meliputi:

1) penguat mesin listrik independen,

2) Penguat mesin listrik yang bersemangat sendiri,

3) amplifier dua mesin,

4) amplifier mesin listrik dua kolektor,

5) amplifier mesin listrik dua dan tiga tahap dari bidang longitudinal

Penguat medan melintang, di mana fluks eksitasi utama diarahkan sepanjang sumbu melintang mesin, meliputi:

1) Amplifier elektromekanis dengan pitch diametral dari belitan angker,

2) amplifier mesin listrik pitch angker setengah diameter,

3) Amplifier elektromekanis dengan sistem magnet split.

Semakin rendah daya kontrol amplifier mesin listrik, semakin kecil bobot dan dimensi peralatan kontrol. Oleh karena itu, karakteristik utamanya adalah keuntungan. Bedakan antara penguatan daya, penguatan arus, dan penguatan tegangan.

Penguatan daya penguat kp adalah rasio dari daya output Pout ke Pin daya input dalam operasi kondisi tunak:

kp = Keluaran / Pvx

Keuntungan tegangan:

kti = Uout / Uin

di mana Uout adalah tegangan rangkaian keluaran; — tegangan rangkaian masukan.

Penguatan arus ki Rasio arus rangkaian keluaran penguat keluaran Az dengan arus rangkaian masukan Azv:

ki = Saya di luar / Azv

Ini mengikuti dari apa yang dikatakan bahwa amplifier mesin listrik dapat memiliki penguatan daya yang cukup tinggi (103-105). Sama pentingnya dengan amplifier adalah kinerjanya, yang dicirikan oleh konstanta waktu sirkuitnya.

Mereka bertujuan untuk mendapatkan penguatan daya tinggi dan kecepatan respons tinggi dari amplifier mesin listrik, mis. konstanta waktu sekecil mungkin.

Dalam sistem kontrol otomatis, penguat mesin listrik digunakan sebagai penguat daya dan beroperasi terutama dalam mode transien selama terjadi kelebihan beban arus yang signifikan. Oleh karena itu, salah satu syarat penguat mesin listrik adalah kapasitas beban berlebih yang baik.

Keandalan dan stabilitas operasi adalah salah satu persyaratan terpenting untuk amplifier mesin listrik.

Amplifier mesin listrik yang digunakan pada pesawat terbang dan instalasi transportasi harus sekecil dan seringan mungkin.

Dalam industri, yang paling banyak digunakan adalah amplifier mesin independen, amplifier mesin self-excited, dan amplifier mesin cross-field diameter langkah.

Faktor amplifikasi daya EMU independen tidak melebihi 100. Untuk meningkatkan faktor amplifikasi daya EMU, amplifier mesin listrik yang digerakkan sendiri dibuat.

EMU struktural dengan eksitasi sendiri (EMUS) berbeda dari EMU independen hanya karena belitan eksitasi sendiri ditempatkan pada kutub eksitasi secara koaksial dengan belitan kontrol, yang dihubungkan secara paralel dengan belitan angker atau secara seri dengannya.

Penguat semacam itu terutama digunakan untuk menyalakan belitan eksitasi generator dalam sistem motor-generator, dan dalam hal ini durasi transien ditentukan oleh konstanta waktu generator.

Tidak seperti EMU independen dan EMU self-excited (EMUS), di mana fluks eksitasi utama adalah fluks magnet longitudinal yang diarahkan sepanjang kutub eksitasi, pada EMU bidang transversal, fluks eksitasi utama adalah fluks transversal dari reaksi jangkar.

Karakteristik statis yang paling penting dari EMU cross-field adalah faktor penguatan daya. Keuntungan besar diperoleh karena fakta bahwa EMU lintas medan adalah penguat dua tahap. Tahap pertama amplifikasi: koil kontrol dihubung pendek ke sikat melintang.Tahap kedua: rantai pendek sikat melintang - rantai keluaran sikat memanjang. Oleh karena itu, perolehan daya total adalah kp = kp1kp2, di mana kp1 adalah perolehan tahap pertama; kp2 — faktor amplifikasi tahap ke-2.

Saat menggunakan amplifier mesin listrik dalam sistem kontrol otomatis tertutup (stabilizer, regulator, sistem pelacakan), mesin harus sedikit dikompensasi (k = 0,97 ÷ 0,99), karena jika terjadi kompensasi berlebih dalam sistem selama bekerja, gangguan palsu akan terjadi. terjadi karena sisa kumparan kompensasi ms, yang akan menyebabkan terjadinya osilasi diri dalam sistem.

Perolehan daya keseluruhan dari EMU medan transversal sebanding dengan kekuatan keempat dari kecepatan rotasi angker, konduktivitas magnetik sepanjang sumbu transversal dan longitudinal, dan bergantung pada rasio resistansi belitan mesin dan beban.

Oleh karena itu penguat akan memiliki penguatan daya yang lebih tinggi, rangkaian magnet yang kurang jenuh dan kecepatan putarannya yang lebih tinggi. Tidak mungkin untuk meningkatkan kecepatan rotasi secara berlebihan, karena pengaruh arus switching mulai meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, dengan peningkatan kecepatan yang berlebihan akibat peningkatan arus switching, perolehan daya tidak akan bertambah dan bahkan mungkin berkurang.

Penerapan amplifier mesin listrik

Amplifier mesin listrik diproduksi secara massal dan banyak digunakan dalam sistem kontrol otomatis dan penggerak listrik otomatis.Dalam sistem generator-motor, generator, dan seringkali exciter, pada dasarnya adalah penguat mesin listrik independen yang terhubung secara kaskade. Yang paling umum adalah amplifier listrik medan melintang. Amplifier ini memiliki sejumlah keunggulan, yang utama adalah:

1) perolehan daya tinggi.

2) daya input rendah,

3) kecepatan yang cukup, yaitu konstanta waktu kecil dari rangkaian penguat. Waktu kenaikan tegangan dari nol ke nilai nominal untuk amplifier industri dengan daya 1-5 kW adalah 0,05-0,1 detik,

4) keandalan yang memadai, daya tahan dan batas variasi daya yang luas,

5) kemungkinan mengubah karakteristik dengan mengubah tingkat kompensasi, yang memungkinkan diperolehnya karakteristik eksternal yang diperlukan.

Kerugian dari amplifier mesin listrik meliputi:

1) dimensi dan berat yang relatif besar dibandingkan dengan generator DC dengan daya yang sama, karena sirkuit magnetik tak jenuh digunakan untuk mendapatkan keuntungan besar,

2) adanya tegangan sisa akibat histeresis. EMF diinduksi dalam armatur oleh fluks sisa daya tarik, mendistorsi ketergantungan linier dari tegangan keluaran pada sinyal masukan di wilayah sinyal kecil dan melanggar keunikan ketergantungan parameter keluaran amplifier mesin listrik pada masukan saat mengubah polaritas sinyal masukan, karena fluks magnet sisa dengan polaritas konstan dari sinyal akan meningkatkan aliran kontrol, dan ketika polaritas sinyal berubah, itu menurunkan aliran kontrol.

Selain itu, di bawah pengaruh EMF sisa dari penguat mesin listrik yang beroperasi dalam mode kompensasi berlebih, dengan resistansi beban rendah dan sinyal input nol, penguat ini dapat membangkitkan diri sendiri dan kehilangan kendali. Fenomena ini dijelaskan oleh peningkatan fluks magnet longitudinal mesin yang tidak terkendali, yang awalnya sama dengan fluks magnet sisa, karena aksi penggerak koil kompensasi.

Untuk menetralkan efek berbahaya dari aliran sisa magnetisme di amplifier mesin listrik, demagnetisasi arus bolak-balik dilakukan, dan amplifier dari mesin listrik itu sendiri ditempatkan dalam sistem otomatis yang agak tidak memadai.

Perlu dicatat bahwa dengan diperkenalkannya konverter semikonduktor, penggunaan amplifier mesin listrik dalam sistem penggerak listrik amplifier (generator) mesin listrik telah berkurang secara signifikan.