TV – трансформатор напряжения

Основные понятия и терминология.

 

Автоматизация - это внедрение в производство технических средств, позволяющих освободить частично или полностью человека от непосредственного участия в управлении.

Курс технические средства автоматизации изучает эти технические средства, их совокупность и взаимодействие между собой.

Автоматика - отрасль науки и техники, разрабатывающая теорию и методы автоматизации процессов.

Управление - (в автоматике) это любое воздействие на процесс с целью получения желаемого эффекта.

Три составляющие части управления:

- контроль за процессом;

- анализ информации и принятие решения;

- воздействие на процесс (исполнение).

Функции автоматики:

- управление (регулирование);

- контроль;

- сигнализация;

- блокировка;

- защита.

Регулирование - это поддержание параметра относительно заданных значений (стабилизация параметра) или изменение его по определенному закону. Регулирование частный случай управления. Стабилизация частный случай регулирования.

Контроль - это наблюдение за технологическими параметрами (с целью обеспечения правильного протекания технологического процесса).

Сигнализация – это оповещение о состоянии производственного процесса с целью исключения брака и обеспечения безаварийности работы оборудования.

Защита - отключение технологического оборудования и включение аварийных устройств в случае возникновения внештатных ситуаций в производстве.

Блокировка – обеспечение протекания технологического процесса, безаварийности работы оборудования и исключения травматизма в случае каких-либо нарушений в производстве.

Технологический процесс, на который направлено управление, осуществляется при помощи аппаратов, машин, установок, трубопроводов и другого оборудования, которые носят название объектов управления (ОУ).

Технологический процесс характеризуется входными, выходными и возмущающими параметрами.

f

 

x_вх x_звых

ОУ

 

 

Входные параметры - параметры, изменением которых можно влиять на выходные (изменение расхода, энергии, концентрацией компонента).

Выходные параметры - параметры, которые наиболее полно характеризуют интенсивность протекания процесса.

Возмущающие параметры - параметры, изменение которых приводит к отклонению выходных параметров от заданных значений.

Совокупность технических средств, используемых для управления, и персонал, принимающий в нем непосредственное участие, образуют совместно с объектом систему управления (СУ).

Автоматизированная СУ (АСУ) включает автоматические устройства, позволяющие частично освободить человека от функций управления.

Автоматическая СУ (САУ) состоит только из ОУ и технических средств автоматизации (где человек лишь следит за состоянием последних).

Рассмотрим примеры регулирования уровня.

 

Человек + емкость – система ручного регулирования:

Емкость – объект регулирования (управляемая система)

Человек – регулирующая (управляющая) система – регулятор:

1) техническое задание (регламент) - задатчик (З);

2) глаза – датчик (преобразователь П);

3) мозг: – а) элемент сравнения (ЭС),

б) устройство выработки управляющего сигнала (УВУС);

4) рука – исполнительный механизм

(ИМ);

5) ладонь – регулирующий орган (РО).

После замены человека техническими средствами управления функциональная схема автоматического регулирования уровня будет выглядеть следующим образом:

x_вх x_звых

 

Регулирующ

Д

ее

устройство (бло к)

Исполнительное

ИМ

устройство

 

 

При технической реализации элементов систем регулирования З, ЭС и УВСУ, как правило, конструктивно выполнены едино и образуют регулирующий (управляющий) блок (устройство) (РБ). Часто совместно выполняются также ИМ и РО, образуя исполнительное устройство (ИУ). Система регулирования в простом (классическом) виде, содержит следующие основные элементы: ОУ, Д, РБ и ИУ.

Простейшая САР содержит два основных элемента ОУ и регулятор, который образуют П, РБ и ИУ. Применительно к системе управления, т.е. в общем случае техническая СУ состоит из управляемой и управляющей систем.

 

 

Основные технические средства электроавтоматики:

- преобразователи (датчики);

- управляющие устройства:

- цифровые управляющие машины, микропроцессоры и микроконтроллеры;

- автоматические регуляторы;

- электроконтактные схемы управления, логические схемы управления, выполненные на элементах пневмоники и электроники;

- исполнительные устройства, исполнительные механизмы, регулирующие органы.

Основные элементы электроавтоматики:

- суммирующие, множительные и делительные устройства;

- усилительные устройства;

- корректирующие устройства;

- переключающие устройства;

- реле устройства.

Электроавтоматика - раздел автоматики, изучающий совокупность объекта управления и электрических систем управления, взаимодействующих между собой.

 

Схемы электро- и пневмоавтоматики:

1) принципиальная – когда на схеме показываются все элементы системы или устройства и связи между ними;

2) функциональные – когда вся система или устройство разбивается на простейшие элементы по роду выполняемых функций (элементы изображаются в виде прямоугольников, внутри которых записываются их функциональное назначение, а связи между ними показываются линиями;

3) структурные – когда система или устройство разбиваются по динамическому признаку и состоит из динамических звеньев, узлов суммирования и разветвления (звенья изображаются в виде прямоугольников, внутри которых записывается их передаточная функция, а связи показываются линиями со стрелками).

 

 

Преобразователи

Преобразователи (датчики) - это устройства для преобразования входной величины в соответствующий выходной сигнал, удобный для использования или передачи его на расстояние.

Преобразователи бывают простые, состоящие из одного элемента (П) и более сложные, состоящие из двух элементов: чувствительного элемента (ЧЭ) и промежуточного преобразователя (ПП) и реже большего количества элементов.

Термопара – преобразователь;

t – входной параметр х;

E(t t₀) – выходной сигнал у.

 

Функциональная схема выглядит так

 

 

Датчик давления – преобразователь;

мембранная коробка – чувствительный элемент (ЧЭ);

индукционная катушка со стержнем – промежуточный преобразователь (ПП);

Р – входной параметр х;

l – входной параметр х₁;

U_вых (t t₀) – выходной сигнал у.

 

Функциональная схема выглядит так

Преобразователи, которые преобразуют непосредственно техно­логический параметр принято называть первичными или датчиками.

Характеристики датчика:

1) статическая характеристика, имеющая следующий вид х_вых = f(х_вх)½_t®¥;

2) динамическая характеристика, имеющая следующий вид х_вых = f(х_вх, t);

3) чувствительность – это отношение изменения выходного сигнала к изменению входного, вызвавшего это отклонение ;

4) порог чувствительности - минимальное значение входной величины при котором начинает изменяться выходная величина;

5) номинальная погрешность - максимально допустимая погрешность.

Классификация:

- по виду входной величины:

а) датчики преобразования технологического параметра (неэлектрической величины) в электрический сигнал,

б) датчики преобразования электрической величины в другую;

- по характеру преобразования входной величины в выходную:

а) параметрические,

б) генераторные.

П.д. - это датчики, в которых изменение входной неэлектрической величины преобразуется в изменение какого-либо электрического параметра (активного сопротивления, индуктивности, емкости и т.д.). – это датчики, требующие дополнительного источника энергии

Г.д. - это датчики, в которых входная величина преобразуется в ЭДС.

К параметрическим датчикам относятся потенциометрические, емкостные, индуктивные, тензометрические.

К генераторным - термопары, тахометрические, пьезо- и фотоэлектрические.

Преобразователи бывают простые, состоящие из одного элемента и более сложные, состоящие из двух элементов: чувствительного элемента и преобразователя.

Потенциометрические датчики

Потенциометрические датчики – преобразуют линейное или угловое перемещение в соответствующее изменение выходного тока или напряжения.

Выполнены в виде каркаса на котором намотана проволока по которой движется скользящий контакт.

По конструктивному исполнению каркаса (проволокодержателя) различают: плоские и цилиндрические (с прямолинейным перемещением), а также кольцевые и спиральные. Если при перемещении движка выходное напряжение должно изменяться по определенной нелинейной функции, то применяются профильные, ступенчатые, синусно-косинусные и др. потенциометры.

Различают: одноконтактные (не реагируют на изменение знака сигнала) и двухтактные (реагируют на изменение знака сигнала, т.е. изменение знака входного перемещения приводит к изменению фазы выходного напряжения на 180⁰).

 

Одноконтактные:

При х.х., когда I_н = 0 при R_н ® µ выходное напряжение определится следующим образом

и следовательно U_вых является линейной функцией, т.к. не зависит от R_н.

Статическая характеристика выглядит следующим образом.

 

Недостаток: теоретически получается прямая, а реально - пилообразная кривая за счет перескакивания подвижного контакта с одного витка на другой.

При R_н ¹ 0 (рабочий режим) аналитическое выражение для выходного параметра выглядит следующим образом

/ ,

 

т.е. подключение нагрузки приводит к нелинейности.

Статическая характеристика при различном сопротивлении нагрузки выглядит следующим образом.

Потенциометрический датчик, как звено АСР рассматривается вместе с сопротивлением нагрузки. При активной нагрузке является безинерционным звеном а при активно-реактивной нагрузке проявляются инерционные свойства.

Двухконтактные:

При конструировании этого типа датчиков чаще всего применяют схемы соединения с выведенной средней точкой.

 

Недостатки п.д.: наличие скользящего контакта (надежность снижается, требуются усилия для перемещения), ступенчатость статических характеристик и их нелинейность при больших нагрузках по току и мощности.

 

 

Емкостные датчики

 

Емкостные датчики преобразуют линейное или угловое перемещение в изменение емкости конденсатора (1)

где d - расстояние между обкладками конденсатора (электродами);

ε - диэлектрическая проницаемость среды;

s - суммарная площадь электродов, составляющих конденсатор.

Тип датчика определяется в зависимости от того какой из параметров уравнения (1) принят в качестве регулирующего.

1) с = f(s)| _{d,ε = idem} ("idem" - не влияет на функцию)

Применяются при перемещениях более 1 мм. Во всех случаях одна обкладка конденсатора неподвижна и соединена с корпусом измерительного прибора, а другая подвижна и соединена с первичным преобразователем.

Среди них различают:

- плоские, цилиндрические (линейного перемещения);

- поворотные (поворотного типа).

а) плоские б) цилиндрические в) поворотные

 

2) с = f(d)| _{s,ε = idem}

Применяются при перемещениях менее 1 мм.

Недостаток - нелинейность ст. характеристики. Однако, при малых перемещениях (менее 1 мм) величиной можно получить линейную зависимость с малой погрешностью. Датчики такого типа обладают большой чувствительностью и используются при малых перемещениях.

3) с = f(ε)| _{d, s,= idem}

Эти датчики используются для измерения уровня, состава и концентрации жидких веществ, а также для толщины и влажности твердых диэлектриков.

Электрическая емкость может меняться либо от соотношения сред с различной диэлектрической проницаемостью, занимающих объем конденсатора, либо от изменения среды, входящей в конденсатор.

Первые представляют собой сложный конденсатор, состоящий из двух параллельно включенных конденсаторов с различной диэлектрической проницаемостью

Статическая характеристика в данном случае линейна.

Вторые представляют собой конденсатор с двухслойным диэлектриком, выполненный в виде двух последовательно включенных конденсатора, эквивалентная емкость которых определяется следующим выражением

 

Индуктивные датчики

 

И. д. преобразуют линейное или угловое перемещение в изменение индуктивности обмотки с магнитопроводом.

Различают одноконтактные и двухтактные (или дифференциальные).

 

I. Одноконтактные

Среди них выполняются конструкции с переменной величиной воздушного зазора и с переменной площадью воздушного зазора.

А. С переменнной величиной воздушного зазора

1 – стальной магнитопровод;

2 – подвижный якорь;

3 – катушка;

d - величина воздушного зазора.

В данном случае L = W²/R_d,

где L – индуктивность катушки;

W – число витков обмотки;

R_d – магнитное сопротивление воздушного зазора. R_d = 2d / (m₀s),

где s – площадь воздушного зазора;

m₀ – магнитная проницаемость воздушного зазора.

Тогда L = W²m₀s / (2d)

Т.е. индуктивность является обратно-пропорциональной зависимостью L = f(1/d).

При активной нагрузке в малых перемещениях (до 1 мм) и R_об >> R_н

U =UR /(wL) = 2dUR /(wW²m₀s) =kd,

где k = 2UR /(wW²m₀s),

w - угловая частота питающего напряжения.

Статическая характеристика: U_вых = f(d)

Недостатки:

1) наличие остаточного напряжения при малых d (влияние магнитного сопротивления магнитопровода);

2) при больших d нелинейность (влияние токов рассеивания);

3) не реагирует на изменение знака сигнала.

Б. С переменной площадью воздушного зазора

1 – соленоид;

2 – подвижный сердечник.

Работа аналогична предшествующему устройству. Применяется при перемещениях от 5 до 50 мм.

Недостатки:

1) наличие остаточного напряжения;

2) не реагирует на малые перемещения;

3) не реагирует на изменение знака сигнала.

II. Дифференциальные

Представляет собой два одноконтактных датчика с общим якорем.

 

1 – магнитопроводы с обмотками W₁ и W₂

2 – подвижный якорь

Датчики угла поворота

 

В качестве датчиков угла поворота на ряду с резисторными, индуктивными и емкостными применяются сельсины и трансформаторы.

Сельсины.

[«Сельсины» - одновременные (с греческого)].

Различают контактные и бесконтактные.

В первых на статоре размещают однофазную обмотку, а на роторе трехфазную или наоборот. В бесконтактных на статоре обе обмотки, а ротор выполняют специальной конструкции с немагнитной прослойкой.

Распространение получили контактные. Их однофазная обмотка является обмоткой возбуждения, а трехфазная состоит из трех симметричных синхронных обмоток. Сельсинная система измерения (передача) состоит из двух сельсинов: сельсина -датчика (ВС) и сельсина – приемника (ВЕ). Первый соединен с первичным преобразователем (ПП), а второй с вторичным прибором (ВП).

Для работы применяют два режима: индикаторный и трансформаторный.

1) Индикаторный - применяется для контроля и дистанционной передачи угла поворота (в тех случаях когда не требуется значительного вращающего момента).

В – обмотка возбуждения;

Ф – магнитный поток;

Е – ЭДС;

q – угол поворота;

«д» – датчик; «п» – приемник.

 

Представляет собой следящую систему, где ОВ сельсинов ВС и ВЕ включают в общую однофазную цепь переменного тока, а трехфазные обмотки синхронизации соединяют между собой одноименными выводами.

При подаче переменного напряжения в ОВ возникает пульсирующий магнитный поток, под действием которого в обмотках синхронизации возникает ЭДС. При q_д = q_п (согласованном положении) возникают равные ЭДС (DЕ = Е₁ – Е₂ = 0) и соответственно равные токи в обмотках, а следовательно результирующие токи в обмотках равны 0. При этом I = DЕ/(2z), где z – сопротивление одной фазы.

При перемещении датчика изменяется q_д. Появляется результирующий ток, который взаимодействуя с магнитным потоком Ф ВЕ создает вращающий момент, под действием которого ротор ВЕ поворачивается на угол q_п до при котором наступает новое равновесие схемы. Вращающий момент при этом М = М_maxf(q), где q = q_д -q_п. - угол рассогласования. Моментно-угловая зависимость М = f(q) является статической характеристикой сельсинной пары в индикаторном режиме.

 

Статическая характеристика при малых углах рассогласования (от 0 до 30⁰) линейна.

2) Трансформаторный

ВТ – сельсин-трансформатор

Обмотка возбуждения сельсина датчика включается в сеть переменного тока. А выходное напряжение снимается с ОВ ВТ. Появившиеся в обмотках синхронизации токи создают в ВТ магнитный поток Ф, направленный под углом q к продольной оси выходной однофазной обмотки, под действием которого в обмотке возбуждения сельсина ВТ наводится ЭДС

Е» U_вых = U_max cosq

Зависимость U_вых = f(q) является статической характеристикой сельсинов в трансформаторном режиме.

Нулевой отчет берется при сдвиге роторов ВС и ВТ на 90⁰. Следовательно U_вых = U_max cos(q +90⁰) = U_max sinq

Тогда при малых q sinq» 0, т.е. U_вых = U_max f(q)

 

Вращательные трансформаторы.

Данные устройства представляют собой электрические машины индуктивного типа и применяются для функционального преобразования угла поворота в электрический сигнал. Представляют собой электрические машины индукционного типа, в которых статор и ротор имеют по две взаимно перпендикулярных обмотки.

Для работы применяют два режима: синусно-косинусный и линейный.

1) Синусно-косинусный

При подаче переменного напряжения на одну из обмоток статора в роторе наводится пульсирующий магнитный поток, под действием которого в обмотках ротора возникает переменная ЭДС. При повороте ротора на угол q относительно нейтрали появляются напряжения U_вых1 и U_вых2.

 

U_вых1 = U (W₂/W₁) sinq - синусоида;

 

U_вых2 = U (W₂/W₁) cosq - косинусоида;

 

где W₂/W₁ = k –максимальный коэффициент трансформации.

Угол сдвига кривых q равен 90⁰.

2) Линейный.

Работа аналогична вышеприведенному режиму.

У линейно вращающегося трансформатора выходное напряжение является функцией угла поворота

(3).

Линейность данной зависимости обеспечивается при углах j = ± 60⁰. Максимальное значение при W₂/W₁ = 0,5 функция (3) принимает при j_max = 120⁰.

Датчики частоты вращения

 

Применяются для преобразования частоты вращения рабочих механизмов в напряжение. Представляют собой тахометрические генераторы - небольшие электрические машины постоянного и переменного токов. Для преобразования частоты вращения электродвигателей в напряжение применяются тахометрические мосты.

Тахогенераторы постоянного тока.

В зависимости от способа возбуждения выполняются двух видов:

- магнитоэлектрические – возбуждение от постоянных магнитов;

- электромагнитные – возбуждение от специальной обмотки на статоре.

 

 

GT – тахогенератор;

w - частота вращения.

 

Создавая постоянное магнитное поле, под действием которого в обмотке GT наводится ЭДС, которая функцией от частоты вращения. Напряжение на выходе датчика U_вых» E – IR_я = Iw. – IR_я» kw.,

где R_я – сопротивление якорной цепи; I - сила тока нагрузки;

k – угловой коэффициент; «я» - якорная цепь.

При холостом ходе, когда I = 0 U_вых = E =сw., где с = const, т.е. U_вых = f(w).

Статическая характеристика в данном случае линейна (кривая 1 - теоретическая). При нагрузке характеристика становится нелинейной (кривая 2), что является следствием влияния якоря. В реальных GT возникает падение напряжения на щетках коллектора, что приводит к появлению зоны нечувствительности ЗН (кривая 3). Для уменьшения искажения статических характеристик, GT используют при небольших нагрузках (I_н = 0,01 ¸0,02 А).

В динамическом отношении GT при работе на активную нагрузку (R_н) рассматривают как безинерционное звено, а при работе на активно-индуктивную нагрузку (R_н, L_н) – как апериодическое звено первого порядка, где постоянная времени

T = (L_н + L_я) / (R_н + R_я).

Достоинствами данных датчиков являются хорошая линейность характеристик, малая инерционность (высокая точность), малые габариты и масса, а у магнитоэлектрических еще и отсутствие питания.

Недостатком является наличие коллектора и щеток.

 

Тахогенераторы переменного тока.

Разделяются на синхронные и асинхронные.

1) Синхронные GT – однофазные синхронные машины с ротором в виде постоянного магнита.

У синхронных GT с изменением частоты вращения w вместе с амплитудой изменяется и частота выходного напряжения, наводимого в обмотке статора. В динамическом отношении является безинерционным звеном.

2) Асинхронные GT – это двухфазные машины с полым немагнитным ротором.

ОВ – обмотка возбуждения; ГО – обмотка генератора.

Обмотки сдвинуты относительно одна другой на 90⁰. При вращении ротора в ГО наводятся ЭДС трансформации и вращения. Под действием ЭДС вращения на выходе GT возникает переменное напряжение выхода. При изменении напряжения ротора фаза выходного напряжения изменяется на 180⁰.

Асинхронные GT используются как датчики угловой скорости, частоты вращения и ускорений (в последнем случае обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока).

Достоинствами рассмотренных датчиков являются надежность, малая инерционность, отсутствие коллектора и щеток.

Недостатки: нелинейность статических характеристик, наличие на выходе остаточной ЭДС при неподвижном роторе, малая выходная мощность, сравнительно большие габариты.

 

Тахометрические мосты.

ТМ постоянного и переменного тока применяют в системах автоматики для создания обратной связи по частоте вращения электрических двигателей. Их применение позволяет упростить систему, т.к. отпадает необходимость в дополнительной машине – GT. При этом уменьшается статическая и динамическая нагрузка на исполнительный двигатель.

1) ТМ постоянного тока представляют собой специальную мостовую схему, в одно из плеч которой включен якорь двигателя R_я, а в остальные резисторы R₁, R₂, R_п.

К диагонали ав подводится напряжение сети, питающей якорь двигателя, а с диагонали сд снимается выходное напряжение, пропорциональное угловой частоте.

Статической характеристикой ТМ является функция U_вых = f(w) и справедлива при больших сопротивлениях на нагрузке.

 

2) ТМ переменного тока.

Для контроля частоты вращения асинхронных двигателей применяют бесконтактные параметрические устройства, трансформаторы тока и напряжения.

 

ТМ переменного тока повышают надежность работы САУ.

Суммирующие устройства.

Различают в основном два способа алгебраического суммирования:

- суммирование напряжений (ЭДС);

- суммирование токов.

 

1. Суммирование с помощью потенциометров.

 

А. При помощи последовательного соединения резисторов (суммирование напряжений).

Е_i – ЭДС источника тока;

R _i – внутреннее сопротивление источника тока

 

; .

Если << , то выражение в знаменателе будет равно 1. Следовательно

.

 

Б. При помощи параллельного соединения резисторов (суммирование токов).

R _i – постоянное сопротивление для

ограничения тока в цепи

источника ЭДС;

R _{i i} – внутреннее сопротивление

источника тока.

Для данного соединения, если R_ii << R_i << R_н,можно записать .

 

При условии, что предыдущее выражение принимает вид

.

 

2. Суммирование с помощью мостовых схем (суммирование напряжений).

А. Суммирование двух напряжений.

 

Для данной схемы , .

Тогда . При R₁ и R₂ получим .

 

Б. Суммирование трех напряжений.

 

Т.к. с выхода первого моста на диагональ второго поступает полусумма напряжений U₁ и U₂, то для обеспечения одинакового коэффициента усиления по всем входам напряжение U₃ необходимо предварительно разделить пополам делителем сопротивления. Выходное напряжение для данного случая примет следующий вид

 

.

Для суммирования n напряжений требуется n - 1 последовательно соединенных мостов. Если суммируется 4 напряжения, то напряжение U₄ делится на 4 части, если суммируется 5, то U₅ делится на 8, если 6, то на 16 и далее по такому подобию. Выходное напряжение, снимаемое с последнего моста, определится следующим выражением .

 

Из этого выражения видно, что коэффициент усиления мостовых схем меньше 1 и уменьшается с ростом числа суммирующих сигналов.

С помощью мостовых схем можно суммировать лишь те сигналы, которые не имеют между собой гальванических связей.

3. Суммирование с помощью магнитных усилителей.

W₁, W₂,…, W_n, – обмотки управления;

W_р – рабочая обмотка;

W_ос – обмотка обр-й связи;

В – выпрямитель; МУ – магнитный усилитель.

При помощи данной схемы суммируются и вычитаются сигналы.

Рабочая обмотка питается переменным током, а управляющие постоянным. Для суммирования сигналов используются управляющие обмотки усилителя, причем их количество равно числу слагаемых.

Если управляющие обмотки и обмотка ОС отличаются одна от другой, то возникающие в МУ магнитодвижущие силы определяются следующей зависимостью

 

IW_р = I₁W₁ + I₂W₂ +,…, + I_nW_n -- I_осW_ос.

 

При W_р = W₁ = W₂ =,…, = W_n и I_осW_ос = b = 1, сила тока рабочей обмотки

 

,

 

т.е. выходная сила тока усилителя равна сумме токов в управляющих обмотках. Аналогично можно получить для напряжения

.

 

4. Суммирование напряжений на операционных усилителях.

Для суммирования электрических сигналов используются инвертирующие и неинвертирующие операционные усилители. Применяемые инвертирующие ОУ, как правило, имеют на выходе сглаживающие фильтры. Представленная схема ОУ используется в некоторых автоматических регуляторах (Р25, Р27 и др.)

Z_i – операционные сопротивления;

«ф» - фильтр; «ос» - обратная связь.

При относительно высоком коэффициенте усиления k и z_осk >> R_ф будет справедливо следующее выражение

.

Внутреннее сопротивление в данных усилителях и вид нагрузки не влияют на точность измерения, что является их достоинством.

 

Усилительные устройства

Усилительные устройства – это такие преобразовательные устройства, которые позволяют малым на входе сигналом управлять значительным сигналом по мощности на их выходе.

Электрические усилители предназначены как для управления электродвигателями, так и для увеличения коэффициента усиления (преобразования) в замкнутых системах управления в целях улучшения их качественных показателей.

Данные устройства подразделяются на три группы: электромашинные, магнитные и электронные.

Основные требования к усилительным устройствам:

– высокий коэффициент усиления;

– плавность изменения выходной величины;

– отсутствие гистерезисных явлений;

– малая инерционность;

– бесконтактность;

– высокая надежность и долговечность;

– стабильность характеристик (статических, динамических) при изменении напряжения, частоты, температуры;

– малая металлоемкость;

– простота конструкции.

 

Электромашинные усилители

 

Данные устройства относятся к вращающимся усилителям, представляющим собой электрические генераторы постоянного тока. Они подразделяются - на обычные электромашинные (генераторы постоянного тока) и специальные электромашинные с поперечным полем (ЭМУ). Первые не используются из-за низкого коэффициента усиления. Нашли применение устройства поперечного поля.

У них на коллекторе имеются две пары щеток, которые замкнуты накоротко. В индукторе ЭМУ имеются 2 или 4 обмотки управления. Если через обмотку управления ОУ1 пропустить ток, то намагничивающая сила от магнитного потока Ф1 при вращении машины с постоянной скоростью будет наводить ЭДС на щетках 1-1. Т.к. они замкнуты накоротко, то в якоре потечет ток силой I₂, который в свою очередь создает намагничивающую силу и поток Ф2. Поскольку сопротивление обмотки 1-1 мало то уже малый Ф1 вызовет возникновение большого магнитного потока Ф2. Этот поток является неподвижным в пространстве, в нем вращается якорь ЭМУ, создавая ЭДС на щетках 2-2. При подключении к щеткам нагрузки по внешней цепи потечет ток силой I₃,