Пристрої підсилення і перетворення електричних сигналів

Структурна схема ППС з подвійним перетворенням сигналу зображена на рис. 1, б (див. штрихову лінію). Підсилення на постійному струмі в цьому випадку замінюється підсиленням на змінному струмі з попередньою модуляцією і подальшою демодуляцією посиленого сигналу. Схема підсилювача задовольняє високим вимогам до дрейфу нуля, який в основному буде визначатися дрейфом М і ДМ. Стабільність роботи перетворювальних каскадів стає головною проблемою і вирішується шляхом застосування інтегральних переривників.

Прикладом може служити схема ППС з подвійним перетворенням сигналу, зібрана на базі інтегральних ОП (рис. 20). Вхідний сигнал постійного струму надходить на вхід мікросхеми , яка використовується для підсумовування сигналу розузгодженості з сигналом тахометричного ЗЗ, а також служить як повторювач напруги для узгодження опорів ланцюга джерела сигналу і модулятора. Модуляція сумарного сигналу здійснюється почерговим замиканням двох інтегральних переривників і . У перший півперіод опорної напруги, створюваної трансформатором , конденсатор заряджається через замкнутий ключ , у другий - розряджається через замкнутий ключ . З виходу модулятора сигнал надходить на вхід підсилювача змінного струму, побудованого на ОП , .

Сигнал змінного струму підсилюється за допомогою інтегральних ОП з ємнісним зв'язком між каскадами. Конденсатори , , дозволяють здійснювати ЗЗ по постійному струмові без передачі дрейфу робочої точки від каскаду до каскаду, завдяки чому досягається висока стабільність режиму роботи підсилювача. Каскади зібрані на однакових елементах. Коефіцієнт посилення визначається співвідношенням опорів резисторів і , і . Для налаштування коефіцієнта підсилення служить резистор . Підсилений сигнал через узгоджувальний трансформатор надходить на двохпівперіодний ДМ з двох інтегральних переривників , та фільтрів , , .

Для отримання різнополярного сигналу вихідний сигнал з ДМ подається на парафазний каскад, що складається з ОП , з резисторами , в ланцюгах ОП. Керувальний сигнал подається на інвертувальний вхід підсилювача і на прямий вхід підсилювача . Два інших входи ОП за допомогою резисторів , підключені до загальної точки.

Для кращого узгодження попереднього підсилювача з вихідним каскадом в ППС введені комплементарні емітерні повторювачі на транзисторах , і , . Вони працюють в режимі класу В без додаткового зсуву.

Підсилювач потужності зібраний за мостовою схемою на транзисторах - і призначений для безпосереднього управління якорем двигуна М постійного струму. Через резистори і здійснюється подача різнополярних сигналів на бази транзисторів , . При відсутності вхідного сигналу транзистори , закриті внаслідок рівності потенціалів бази і емітера. При цьому через резистори , струми не протікають, і транзистори , моста закриті, тому що між базою й емітером немає відкриваючого потенціалу. Ланцюг якоря М виявляється знеструмленим.

З появою вхідного сигналу відмикається один з транзисторів, на базу якого надходить негативний сигнал, наприклад . Інший транзистор () залишається закритим. При цьому діод відкривається, і на емітер транзистора з'являється позитивна по відношенню до бази напруга, що призводить до відкривання транзистора . Струм від джерела живлення через відкриті транзистори і протікає до якоря двигуна, створюючи момент обертання. При цьому вхідний сигнал і коефіцієнт посилення каскаду повинні бути достатніми для забезпечення необхідного струму навантаження. Зміна полярності вхідного сигналу призводить до відкривання транзисторів , і зміни напрямку струму через навантаження.

Включення діодів , перешкоджає виникненню в ППС наскрізних струмів через суміжні транзистори завдяки замираючій напрузі, створюваній на діодах при протіканні по них струму навантаження. Наприклад, діод запирає транзистор при наявності струму в транзисторі і, навпаки, відкриває транзистор при відсутності струму в . Для забезпечення режиму роботи силових транзисторів вихідного каскаду часто застосовують паралельне включення двох-трьох транзисторів.

Інший тип ППС прямого підсилення представлений на рис. 21. Попередній підсилювач напруги виконаний на і , підсилювач потужності - на транзисторах - .

На вході підсилювача включені стабілітрони і для захисту першого каскаду від великих вхідних сигналів. Цей каскад виконаний на ОП за схемою повторювача напруги: вихідний сигнал з резистора через дільник , надходить на інверсний вхід підсилювача. Цей каскад служить для узгодження вхідного і вихідного опорів елементів підсилювача, а також для підсумовування по Н-входу на резисторах - сигналів з потенціометра-датчика , приймача та коригувальних сигналів і з датчика швидкості і датчика прискорення. Другий каскад на ОП служить для підсилення сигналу по напрузі з коефіцієнтом передачі . Резистор забезпечує режим роботи підсилювача по струму.



Вихідний сигнал через резистор надходить на підсилювач потужності, зібраний за схемою двотактного підсилювача з симетричними входом і виходами. Вихідний каскад виконаний за схемою двотактного комплементарного емітерного повторювача на транзисторах і , що реалізують режим АВ. Мале значення струму спокою транзисторів забезпечується напругою зміщення, що створюється комплементарними транзисторами і , включеними за схемою емітерного повторювача для підвищення вхідного опору. При відсутності клерувального сигналу струм транзистора , що протікає по ланцюгу - - - - , і струм транзистора , що протікає від до , створюють однакові зсуви на базах транзисторів , . В результаті колекторний струм транзистора , протікає через навантаження від до шини нульового потенціалу , компенсує струм , що протікає через навантаження в зворотному напрямку.

При подачі на вхід додатної напруги транзистор підзапираєтся, падіння напруги на резисторі зменшується, а струм транзистора зростає. У нижній половині схеми спостерігається зворотне: транзистор відкривається, а транзистор за рахунок зсуву на резисторі замикається і його струм зменшується. В результаті по навантаженню протікає різницевий струм, напрямок якого визначається струмом транзистора .

У разі зміни полярності напруги керування домніуючим виявляється струм транзистора , і це призводить до зміни напрямку струму в навантаженні.

Для забезпечення стабільності положення робочої точки вихідний каскад охоплений негативним ЗЗ за допомогою дільника напруги , . В якості попереднього підсилювача напруги використаний ОП без ОП. Але при цьому весь підсилювач потужності охоплений негативним ЗЗ по напрузі за допомогою резистора . В результаті коефіцієнт передачі всього каскаду визначається як . Для живлення підсилювача застосований двополярне джерело напруги , який служить і для живлення мікросхем через обмежувальні резистори , .

Порівняння розглянутого підсилювача з підсилювачем змінного струму, схема якого наведена на рис. 18, дає можливість зробити висновок, що застосування інтегральних ОП не тільки спрощує пристрій, але й дозволяє значно дозволяє уніфікувати схемотехніку цих підсилювачів.

Перевагою даного підсилювача перед представленим на рис. 20 є простота, малі маса і розміри внаслідок відсутності трансформаторів, що служать для перетворення струму. Недоліками обох підсилювачів є обмежена вихідна потужність. Струм в навантаженні обчислюється десятками міліампер.

Для отримання більших вихідних струмів застосовують складені транзистори за звичайною або комплементарною схемою Дарлінгтона. Вихідний каскад підсилювача, в якому використаний принцип Дарлінгтона (рис. 22), складається з двох пар комплементарних транзисторів , , і та . Робота каскаду аналогічна до роботи вихідного каскаду підсилювача на рис. 21, але за рахунок складових транзисторів струм навантаження може бути доведений до сотень міліампер. Резистори і служать елементами витоку для базового заряду вихідних транзисторів.

Загальними недоліками неперервного способу управління транзисторами вихідного каскаду є:

залежність якості управління від коефіцієнтів підсилення транзисторів;

неможливість забезпечення стабільності малих швидкостей ВД внаслідок саморозігріву транзисторів;

невелика вихідна потужність (до 100 Вт) підсилювача, малий ККД.

Підсилювачі імпульсних слідкувальних приводів

Підсилювачі імпульсних СП призначені для підсилення електричних імпульсних сигналів, що містять інформацію про сигнал неузгодженості. У загальному випадку структурна схема такого підсилювача (див. рис. 1, е) складається з наступних функціональних елементів: ППС, дискретного елемента, схеми управління, вихідного каскаду. Вихідний каскад є найважливішим і визначальним з точки зору структури всього підсилювача і отримання регулювальних характеристик керованого двигуна. Для реалізації імпульсного режиму робота підсилювача вихідний каскад будують на базі силових транзисторів і тиристорів, керованих імпульсами, які надходять з виходу схеми управління.

Призначення дискретного елемента полягає в перетворенні безперервного сигналу в послідовність імпульсів, промодульованнх сигналом розузгодження по амплітуді, частоті, тривалості, зсуву фаз. У підсилювачах з транзисторним вихідним каскадом знаходить застосування широтно-імпульсна модуляція, здійснювана за допомогою ШІМ. У підсилювачах з тиристорним вихідним каскадом поряд з ШІМ застосовують пристрої, що виробляють імпульси із змінною фазою для регулювання кута відмикання тиристорів.

Для підсилення вхідного сигналу по амплітуді, підсумовування сигналів неузгодженості та коригуючих зв'язків, а також для розв'язання ланцюгів ВР і каскадів підсилювача на вході передбачається ППС з безпосереднім підсиленням. Слід зазначити, що різні за функціональним призначенням елементи підсилювача можуть бути об'єднані в одному пристрої. Наприклад, ШІМ може виконувати роль схеми управління.

Транзисторні підсилювачі в імпульсному режимі. Для пояснення сутності імпульсного способу регулювання потужності розглянемо роботу мостового вихідного каскаду підсилювача (рис. 23). У початковому стані, коли відсутня керуючий імпульс, транзистори , замкнені, а транзистори , насичені і спільно з діодами , закорочує обмотку двигуна М. При надходженні керуючого імпульсу на базу траннзистор відкривається на час, рівний тривалості імпульсу. Для запобігання наскрізних струмів транзистор закривається інвертує імпульсом. Джерело напруги, підключений до навантаження на цей час, через насичені транзистори , створює максимальний імпульс струму. Під час паузи джерело відключається, струм спадає через транзистор і діод . В результаті на навантаження створюється струм, середнє значення якого залежить від співвідношення тривалості імпульсу й паузи.

Таким чином, відмінність імпульсного методу управлення транзисторами від неперервного полягає в способі регулювання енергії джерела живлення. При неперервному способі транзистори в ланцюзі джерела живлення виконують роль керувальних елементів, опір котрих залежить від значення вхідного сигналу, і регулюють силу струму через навантаження. При імпульсному методі транзистори, відкриваючись, підключають до навантаження всю напругу джерела живлення, але регулюють час його підключення відповідно до тривалості імпульсів, що залежить від значення вхідного сигналу.

Переваги імпульсного методу перед неперервним полягає у можливості роботи транзистори без спеціального добору, забезпеченні мінімальної потужності розсіювання транзисторів і великих потужностей (декількох кіловат). При одній і тій же схемі вхідного каскаду джерело живлення можна підключити до навантаження або відключати його, використовуючи різні закони комутації транзисторів: діагональний, симетричний, несиметричний. Закони комутації формуються схемами управління, що представляють собою транзисторні релейні пристрої. Схеми управлення містять замикаючі () і насичу вальні () джерела, що по черзі підключаються до переходів емітер-база силових транзисторів. Основними вимогами до схем управління, є формування прямокутних імпульсів і мінімізація потужності розсіювання в ланцюгах управління силовими транзисторами.

Для забезпечення імпульсного режиму роботи вихідного каскаду в підсилювач включають ППС, два ШІМ, дві схеми управління (див. мал. 23). У якості ППС можуть бути використані ОП, диференціальний емітерний повторювач або ФЧВ. Сигнал з ППС підсумовується з пилоподібною напругою і поступає на входи та , виконаних на тих же елементах, що й представлений на мал. 13, але із застосуванням транзисторів іншої провідності. Сигнал із виходу подається на схему управлення , зібрану на транзисторах , , що працюють у протифазі, та містить джерела () і (). Стан транзисторів , визначається станом транзисторів і , котрі в режимі насичення підключають до бази , ланцюга джерела .



У вихідному стані (при відсутності вхідного сигналу) відносна тривалість імпульсів на виході дорівнює нулю, і транзистор схеми управління закритий запиральною напругою, створеною дільником - . Напруга насичу вального джерела () через дільники , і , відкриває транзистори і . Транзистор запирається напругою насичувальний транзистор . Стан аналогічний стану , визначає закриття стан і відкритий стан . В результаті якір двигуна М виявляється закороченим через відкриті транзистори нижніх плечей моста, діоди , і шину джерела живлення.

З подачею вхідного сигналу напруга виходу ППС при зазначеній на схемі полярності складається з пилоподібною напругою і перемикається. Це призведе до зміни станів транзисторів і транзисторів вихідного каскаду: транзистор відкриється, закриється. Стан не змінюється так само, як не змінюється стан транзисторів , . Струм, замикаючись по ланцюгу , - - - - , потече через обмотку ВД. Зміна напруги на виході ППС викличе зміна тривалості імпульсів і зміна частоти обертання ВД.

Зміна полярності напруги на виході ППС поверне в початковий стан і призведе до комутації . У результаті транзистор закриється, відкриється, і їх комутація призведе до реверсу ВД.

Тиристорні підсилювачі потужності. Тиристори завдяки високій надійності, великому ККД і коефіцієнта підсилення по потужності знайшли застосування як підсилювачі потужності. Аналогічно транзисторним вихідним каскадам в режимі перемикання, тиристорний підсилювач виконує роль регулятора потужності джерела живлення шляхом зміни часу його підключення до навантаження. На рис. 24, а представлені схема найпростішого підсилювача на тиристорі і діаграми струму і напруги, що пояснюють його роботу. Через багатошаровості структури тиристора (мал. 24, б) він має однобічну провідність протягом часу, коли до його аноду відносно катоду прикладена додатна напруга, і відкривається при подачі імпульсу на клерувальний електрод . Дія клерувального сигналу після того, як тиристор відкриється, припиняється.

Відключають тиристор зняттям напруги живлення або пропусканням струму протилежного напрямку. Для виключення тиристора часто використовується природне зниження напруги до нуля при живленні від мережі змінного струму. При відсутності керуючого імпульсу або подачі його в негативний півперіод анодної напруги зі схеми управління А тиристор закритий, і струм в ланцюзі навантаження відсутня. З приходом в позитивний півперіод керуючого імпульсу тиристор відкривається, підключаючи все напруга джерела живлення до навантаження і відключаючи його в кінці півперіоду. В результаті комутації ланцюга здійснюється однопівперіодне випрямлення, і за навантаженням протікає переривчастий струм. Середня сила струму навантаження, (рис. 24, в) залежить не тільки від напруги джерела живлення і опору навантаження , але і від кута відпирання тиристора, регульованого фазою кута зсуву клерувального імпульсу: , .

Для зменшення пульсації струму в навантаженні тиристорні підсилювачі потужності, як правило, будують за двухпівпе ріодною схемою з живленням від однофазної або багатофазної мережі. Навантаженням при цьому може бути ВД як постійного, так і змінного струму.

Реверс ВД важко здійснити за допомогою одного тиристора (в силу його односторонньої провідності).

Для цього використовують два тиристора або дві групи тиристорів, кожна з яких управляється від своєї схеми.

Диференціальна схема включення ВД з трансформатором і двома парами зустрічно-паралельних тиристорів - представлена на рис. 25, а. Вихідний каскад має чотири роздільних ланцюги керування. Обертання двигуна М в одному напрямку домагаються подачею імпульсів управління на вхід тиристора в один півперіод і на вхід тиристора - в іншій півперіод. Для здійснення реверса змінюють порядок формування імпульсів в перший півперіод керуючі імпульси подають на вхід тиристора , у другій - на (тиристори , закриті).

Сила струму через якір двигуна визначається кутом зсуву фази клерувального імпульсу, а в кінцевому рахунку - значенням сигналу управління. Як видно зі схеми, аноди тиристорів , гальванічно зв'язані і можуть бути встановлені без ізоляції на загальний тепловідвід. Аноди тиристорів , необхідно ізолювати від загального тепловідведення.

Як недолік схеми слід відзначити те, що тиристори в закритому стані піддаються впливу зворотної напруги, що наводиться у вторинній обмотці трансформатора .

У вихідному каскаді, схема якого дана на рис. 25, б, тиристори, зашунтованого діодами - , знаходяться в кращих умовах роботи, тому що вони не піддаються впливу зворотної напруги. Крім того, кожна пара тиристорів ( і , і ) має спільні катоди, що дозволяє спростити схему управління, зробити її з чотирма гальванічно зв'язаними попарно виходами. В іншому порядок формування імпульсів і робота схеми аналогічна першій.

Схеми вихідних каскадів для управління ВД змінного струму показані на рис. 25, в, г. Каскад на рис. 25, в виконаний по диференціальній схемі на двох тиристорах , і його двохпівперіодна робота забезпечується розрядом відповідно конденсатора або . До моменту подачі керуювального імпульсу тиристори закриті, а кожен з конденсаторів заряджений до амплітудного значення напруги вторинної обмотки трансформатора (розряду перешкоджають діоди , ). При подачі клерувального імпульсу у відповідний півперіод на один з тиристорів (наприклад, ) по обмотці управління ВД потече струм. Одночасно через відкритий тиристор відбувається перезарядка конденсатора . В наступний півперіод тиристор закритий, але за рахунок розряду конденсатора через обмотку управління протікає струм іншого напряму.

Реверс двигуна забезпечується подачею імпульсу управління на тиристор . Струм через протікає по обмотці управління в тому ж напрямку, що і через , але із зсувом на , оскільки тиристори і працюють в різні півперіоди. Перевага такого вихідного каскаду - простота схеми управління, що має два роздільних виходи.

Схема вихідного каскаду, представлена на рис. 25, г, по елементній базі, числу входів і порядку формування імпульсів аналогічна схемі на рис. 25, б, але відрізняється від неї розташуванням навантаження й джерела живлення. При вказаній на рис. 25, г миттєвій полярності джерела живлення та подачі імпульсу на тиристор струм тече по шляху , - - - - ; в другий півперіод - - - - . В магніто проводі трансформатора створюється змінний магнітний потік, а у вторинній обмотці - змінна ЕРС. Елементи , , , нижньої половини каскаду забезпечують реверс схеми.

Для зменшення пульсації струму в навантаженні застосовують також багатофазні схеми живлення тиристорів. У трифазній схемі з нульовим виводом (рис. 26, а) струм навантаження формується перемиканням тиристорів - в порядку проходження фаз А, В, С напруги живлення і відповідно до закону розподілу керувальних імпульсів, що виробляються фазозсувним пристроєм (рис. 26, б). При куті регулювання протягом позитивної півхвилі фази А напруги живлення до роботи підготовлено тиристор . З настанням першого дозволяючого імпульсу тиристор відкривається в точці - точці природної комутації вентилів. Струм протікає по ланцюгу фаза - - - нульовий затискач. У точці відбудеться перемикання тиристорів, оскільки з схеми управління надійде другий дозвільний імпульс на тиристор і т. д. При цьому до ВД буде прикладена максимально випрямлена напруга, що сприяє отриманню найбільшої частоти обертання.

Зсув керувального імпульсу на кут затримує включення чергового тиристора і його відключення навіть при зміні полярності напруги на аноді. Це видно з діаграм, представлених на рис. 27, де заштриховані області відповідають падінню напруги на навантаженні. При через тиристори протягом деякого часу протікає зворотний струм від противоЕРС, що виникає на обмотці ВД, і в джерело живлення повертається частина збереженої енергії. Результуючий середній струм тиристора стає менше, напруга і частота обертання ВД також зменшуються. При струми, що протікають через тиристор в прямому і зворотному напрямках, компенсуються, напруга і ВД перебуває в спокої.

Режим роботи тиристорів, що використовується при кутах регулювання , називається випрямним на відміну від інвертувального, одержуваного при . Випрямні властивості тиристорів при цьому зберігаються, але вони працюють в моменти часу, коли до катода підводиться негативна, по відношенню до анода, напруга. Інвертувальний режим роботи використовується для реверсу ВД і реалізується застосуванням додаткових тиристорів - (див. рис. 26). Струм при реверсі протікає від нульового затискача через відкривні тиристори. Таким чином, при відсутності розузгодження схема управління видає імпульси із зсувом в . При розузгодженнях одного знака кут регулювання зменшується, при розузгодженнях іншого знака - збільшується.

При багатофазних джерелах живлення для кожного тиристора передбачається свій блок ФЗП і необхідне тимчасове розподіл керуючих імпульсів.

У динаміці тиристорний підсилювач може бути представлений аперіодичною ланкою з передавальною функцією

,

де - коефіцієнт підсилення;

- постійна часу, що визначається як ;

- частота вхідного сигналу.

Інерційність підсилювача обумовлена індуктивностями дроселів і впливом індуктивності якірної обмотки ВД.

У силових СП потужністю до десятків кіловат тиристорні підсилювачі успішніше конкурують з ЕМП, володіючи такими перевагами як відсутність колекторних пристроїв, обертових частин, безшумності і високу швидкодію. Як недолік слід відзначити складність схеми керування і необхідність у джерелі живлення з потужністю, що набагато перевищує потужність ВД.

7. Електромашинні підсилювачі

Електромашинні підсилювачі (ЕМП) знайшли широке застосування як підсилювачі потужності. За кількістю каскадів підсилення розрізняють однокаскадні і двокаскадний ЕМП, за типом збудження (напрямку потоку збудження) - ЕМП подовжнього і ЕМП поперечного поля.

У СП для управління двигунами постійного струму застосовують двокаскадний ЕМП з поперечним збудженням (рис. 28). Конструктивно ЕМП є генератором постійного струму з явно вираженими полюсами, що має на якорі додаткову пару щіток , замкнутих накоротко. Обмотка збудження ЕМП використовується для подачі керую вального сигналу . Підсилення сигналу за потужністю в ЕМП відбувається за рахунок додаткової механічної енергії приводного двигуна , що обертає з великою частотою () якір генератора. Від перетину магнітним потоком обмотки якоря, що обертається, в ній буде наводитися невелика ЕРС (), яка знімається з поперечних щіток . Оскільки ланцюг цих щіток замкнутий накоротко і має малий опір, то сила створюваного струму досягає і значно перевищує струм управління - перший каскад підсилення. Виникаючий від струму поперечного ланцюга магнітний потік в даному підсилювачі є основним збуджуючим потоком, що дав назву ЕМП. При перетині цим потоком обертових провідників якоря наводиться

ЕРС, яка знімається з щіток поздовжньої осі якоря і є вихідною величиною ненавантаженого ЕМП (другий каскад підсилення).

Замикання вихідних щіток на навантаження (обмотку якоря виконавчого двигуна ) призводить до появи струму навантаження та виникнення поздовжнього потоку , реакції якоря, спрямованого назустріч керуювальному потоку і послабляє його. Для зменшення шкідливої реакції якоря служить розташована на статорі компенсаційна обмотка , включена послідовно з навантаженням і створює потік , спрямований назустріч потоку . Шляхом зміни числа витків при виготовленні цієї обмотки з подальшим регулюванням резистором при налаштуванні досягається певна степінь компенсації поздовжнього потоку і забезпечуються режими перекомпенсації , повної компенсації потоків , і недокомпенсації . В СП допустимі тільки режими недокомпенсації.

Основними характеристиками ЕМП є статична характеристика холостого ходу і зовнішня характеристика. Характеристика холостого ходу ідеального ЕМП (рис. 28, в) являє собою усереднену залежність напруги на виході при розімкнутому зовнішньому ланцюгові від струму управління: .

У реальному ЕМП ця характеристика неоднозначна і має вигляд вузької петлі гістерезису. Не лінійність в області великих струмів пояснюється насиченням магнітопроводу. Проте насиченням ЕМП можна знехтувати, вибравши робочу зону з умови , де визначає лінійну зону. У лінійній зоні характеристика реверсивна і має крутизну, що залежить від коефіцієнта підсилення.

У статичному режимі ЕМП характеризується коефіцієнтами підсилення по струму , по напрузі і по потужності .

Зовнішньою характеристикою ЕМП називається залежність напруги на виході від струму навантаження при постійному струмі управління. Підключення навантаження призводить до зниження напруги на затискачах ЕМП за рахунок падіння напруги та внутрішньому опорі підсилювача. Крім того, вихідна напруга залежить від ступеня компенсації поздовжнього потоку:

або ,

де - опір обмотки ЕМП вздовж поздовжньої осі;

- коефіцієнт компенсації.

Зовнішні характеристики ЕМП з можливими варіантами компенсації представлені на рис. 28, г: - повна компенсація напружень за рахунок перекомпенсації потоків при ; - повна компенсація потоків (); - недокомпенсація . Стійка робота системи ЕМП - ВД досягається незначною недокомпенсацією, оскільки значна недокомценсація призвиде до зменшення коефіцієнта підсилення, а перекомпенсація - до самозбудження ЕМП та аварії.

Динаміка ЕМП поперечного поля визначається інерційністю клерувальної та поперечної ланцюгів. У першому наближенні передавальна функція ЕМП може бути представлена двома аперіодичними ланками:

.	(8)

Тут - коефіцієнт підсилення ЕМП по напрузі;

, - постійні часу поперечного і керуючого ланцюгів;

; ,

де , індуктивний опір поперечного і клерувального ланцюгів;

- сумарний активний опір керувального ланцюга і джерела вхідного сигналу .

До переваг ЕМП слід віднести: високий коефіцієнт посилення по потужності () і великий діапазон вихідних потужностей (); незначну потужність збудження (частки вата); високу перевантажувальну здатність ЕМП по струму і напрузі, що обумовлює використання підсилювачів в системах з короткочасними багаторазовими перевантаженнями; простоту формування керувального сигналу завдяки наявності декількох обмоток управління та подачі на одну з них сигналу ЗЗ; великий ресурс роботи ЕМП ().

Істотним недоліком ЕМП є наявність двох електричних машин і, як наслідок, низький ККД (); високий рівень шуму, обумовлений роботою колекторних контактних кілець, необхідність у спеціальних заходах щодо поліпшення комутації, великі розміри. Слід також відзначити значну інерційність процесів в ЕМП.

8. Порядок вибору і розрахунку підсилювача

Вибір підсилювача визначається типом СП (постійного, змінного струму), конкретними умовами застосування системи, режимом роботи, необхідною потужністю і необхідним коефіцієнтом попереднього підсилювача.

Необхідна потужність повинна бути більшою за потужність керування ВП (пристрою): . Для двигунів постійного струму , для асинхронних двигунів визначають за паспортними даними. Перевищення потужності необхідне для розширення зони лінійності вихідної напруги і для забезпечення короткочасного форсування ВП (пристрою) по струму і по напрузі.

Вихідними даними для розрахунку коефіцієнта підсилення попереднього підсилювача є параметри ВР та ВП, які вже відомі. Знаючи напругу рушання двигуна, крутизну характеристики вимірювальної схеми і допустиму похибку СП, знаходять

.	(9)

Розрахований по (9) коефіцієнт посилення є наближеним і повинен бути збільшений в 2 - 3 рази, оскільки ще не виконана корекція системи. У ході розрахунку СП цей коефіцієнт уточнюється.

Якщо вихідні каскади на транзисторних підсилювачах не забезпечують необхідної потужності, то застосовують генератор, ЕМП або вихідний каскад на силових транзисторах або тиристорах. ЕМП обирають з числа уніфікованої серії (див. дод. А5.) Відповідно з наступними рекомендаціями:

номінальна напруга ЕМП має дорівнювати напрузі ВД чи бути більшою, а співвідношення номінальних струмів повинно задовольняти умові

.	(10)

опір керую вальних обмоток ЕМП, що випускаються промисловістю в декількох варіантах з різним числом витків, вибирають відповідно до типу попереднього підсилювача;

ступінь недокомпенсаціі ЕМП вибирають в межах при номінальному режимі роботи ВД; еквівалентний вихідний опір ЕМП, обумовлений ступенем недокомпенсації, знаходять як

.	(11)

де - активний опір поздовжнього ланцюга ЕМП;

тип приводного вбудованого двигуна (П - постійного струму, А - змінного) вибирають, враховуючи рід джерела живлення СП.

Для ЕМП потужністю більше необхідний приводний нерегульований електродвигун з частотою обертання, що відповідає частоті обертання ЕМП, потужність якого

де , - потужність ЕМП і його ККД.

Література

Зевеке Г.В. и др. Основы теории цепей: Учебник. - М.: Энергоатомиздат,1989.

Гольдин О.Е. и др. Программированное изучение теоретических основ электротехники: Учебное пособие. - М.: Высшая школа,1978.

Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи: Учебник. - М.: Высшая школа,1990.

Зайчик М.Ю. и др. Сборник учебно-контрольных задач по теории электрических цепей. - М.: Энергоиздат, 1981.

Борисов Ю.М. Электротехника : учеб. пособие для вузов / Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. - Изд.3-е, перераб. и доп. ; Гриф МО. - Минск : Высш. шк. А, 2007. - 543 с

Григораш О.В. Электротехника и электроника : учеб. для вузов / О.В. Григораш, Г.А. Султанов, Д.А. Нормов. - Гриф УМО. - Ростов н/Д : Феникс, 2008. - 462 с

Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники : учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.А. Лоторейчук. - Гриф МО. - М. : Форум: Инфра-М, 2008. - 316 с.

Федорченко А. А. Электротехника с основами электроники : учеб. для учащ. проф. училищ, лицеев и студ. колледжей / А. А. Федорченко, Ю. Г. Синдеев. - 2-е изд. - М. : Дашков и К°, 2010. - 415 с.

Катаенко Ю. К. Электротехника : учеб. пособие / Ю. К. Катаенко. - М. : Дашков и К° ; Ростов н/Д : Академцентр, 2010. - 287 с.

Москаленко В.В. Электрический привод : Учеб. пособие для сред. проф. образования / В.В. Москаленко. - М. : Мастерство, 2000. - 366 с.

Савилов Г.В. Электротехника и электроника : курс лекций / Г.В. Савилов. - М. : Дашков и К°, 2009. - 322 с.

Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники : учеб. пособие для проф. училищ, лицеев и колледжей / Ю. Г. Синдеев. - Изд. 12-е, доп. и перераб. ; Гриф МО. - Ростов н/Д : Феникс, 2010. - 407 с.

Евдокимов, Ф.Е. Теоретические основы электротехники: учеб. для средн. проф. обр. / Ф.Е. Евдокимов - М.: Academia, 2004. - 560 c.

Данилов, И.А. Общая электротехника с основами электроники / И.А. Данилов -М.: Высш .шк., 2000. - 752 с.

Аваев С.А. Общая электротехника . 1959 год.

Размещено на Allbest.ru