Применение электромашинных усилителей

 

Электромашинные усилители выпускают серийно и широко применяют в системах автоматического регулирования и автоматизированного электропривода. В системах генератор — двигатель — генератор, а часто и возбудитель, по существу представляет собой независимые ЭМУ, соединенные в каскад. Наибольшее распространение получили ЭМУ поперечного поля. Эти усилители имеют следующие основные преимущества:

большой коэффициент усиления мощности (до 0,5 • 10⁴ у ЭМУ мощностью менее 750 Вт и до 10⁵ у ЭМУ большей мощности);

малую входную мощность, позволяющую питать обмотки управления от электронных усилителей;

достаточное быстродействие, т. е. малые постоянные времени цепей усилителя (у ЭМУ мощностью до 750 Вт эквивалентная электромагнитная постоянная времени составляет около 0,1...0,2 с);

достаточные надежность, долговечность и широкие диапазоны изменения мощности;

возможность изменения характеристик путем регулирования степени компенсации.

Недостатком ЭМУ является наличие остаточной ЭДС. Наводимая в якоре потоком остаточной намагниченности, она искажает линейную зависимость выходного напряжения от входного сигнала в зоне малых сигналов; при этом нарушается однозначность зависимости выходных параметров ЭМУ от входных и изменяется полярность входного сигнала, так как поток остаточного магнетизма при одной полярности сигнала увеличивает поток управления, а при другой — уменьшает.

Следует отметить, что с внедрением магнитных и тиристорных усилителей использование ЭМУ в системе генератор—двигатель значительно сократилось. Однако ЭМУ находит все большее применение в системах ЭМУ—двигатель, где ЭМУ используется в качестве генератора, питающего двигатель. В результате использования промежуточных полупроводниковых усилителей значительно увеличились диапазоны регулирования и быстродействие электроприводов, работающих по системе ЭМУ—двигатель. Такие электроприводы применяют в различных областях, в связи с чем растет производство ЭМУ поперечного поля. Последнему обстоятельству способствует наличие нескольких обмоток управления в ЭМУ, что позволяет сравнивать сигналы и вводить обратные связи.

 

 

На рис. 10.19 показана схема привода антенны радиолокационной станции в режиме кругового вращения с постоянной угловой скоростью. Схема состоит из исполнительного двигателя постоянного тока с якорным управлением ИД, приводящего во вращение антенну А, тахогенератора постоянного тока ТГ, механически связанного с валом ИД, и двух усилителей: электронного ЭУ и ЭМУ поперечного поля. При мощности исполнительного двигателя в несколько сотен ватт и более такая двухступенчатая схема усиления с ЭМУ поперечного поля может иметь лучшие технико-экономические характеристики, чем чисто электронная. Задающим элементом является делитель напряжения ДН, питающийся от источника постоянного тока.

Привод работает следующим образом. Необходимая угловая скорость задается соответствующим эталонным напряжением U_э. Это напряжение через элемент сравнения С поступает на вход усилителя ЭУ. После усиления в ЭУ и ЭМУ напряжение U_y подается на обмотку управления исполнительного двигателя, обмотка возбуждения которого постоянно подключена к источнику напряжения U₁. Ротор двигателя начинает вращаться и поворачивать антенну А и ротор тахогенератора ТГ. Выходное напряжение тахогенератора U _Гсравнивается в узле С с эталонным напряжением U_э, и на выходе усилительного каскада устанавливается постоянное значение U_y, определяемое напряжением рассогласования U_p. Ротор ИД и антенна непрерывно вращаются с постоянной угловой скоростью.

 

РАЗДЕЛ IV РЕЛЕ, КОНТАКТОРЫ, КОММУТАТОРЫ

Глава 11

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЛЕ

Электромагнитные реле

 

В системах автоматики и телемеханики одним из наиболее распространенных элементов является реле. Реле — это устройство, которое автоматически осуществляет скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего сигнала, изменяющегося непрерывно в определенных пределах.

Электрическое реле является промежуточным элементом, который приводит в действие одну или несколько управляемых электрических цепей при воздействии на него определенных электрических сигналов управляющей цепи (рис. 11.1).

Основные параметры реле:

мощность срабатывания Р_ср — минимальная электрическая мощность, которая должна быть подведена к реле от управляющей цепи для его надежного срабатывания, т. е. приведения в действие управляемой цепи. Эта мощность определяется общими электрическими и конструктивными параметрами реле;

мощность управления Р_у — максимальная электрическая мощность в управляемой цепи, при которой контакты реле еще работают надежно. Мощность управления определяется параметрами контактов реле, переключающих управляемую цепь.

 

 

Выбор соответствующего типа реле производится на основании значений Р_ср и Р_у, так как эти параметры постоянны для отдельных конструкций реле;

допустимая разрывная мощность Р_р — мощность в цепи, разрываемой контактами при определенном токе или напряжении без образования устойчивой электрической дуги при данном напряжении;

коэффициент управления K_у — величина, характеризующая отношение управляемой мощности к мощности срабатывания реле: K_у= Р_у/Р_ср ≥1;

время срабатывания t_cp — интервал времени от момента поступления сигнала из управляющей цепи до момента начала воздействия реле на управляемую цепь. Допустимое значение t_cp определяется необходимой быстротой передачи сигнала в управляемую цепь.

Существующие типы реле можно классифицировать по следующим основным признакам:

назначению — управления, защиты и сигнализации;

принципу действия — электромеханические (электромагнитные, нейтральные, электромагнитные поляризованные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, электротермические), магнитные бесконтактные, электронные, триггерные (бесконтактно-электронные), фотоэлектронные, ионные;

измеряемой величине — электрические (тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты, коэффициента мощности), механические (силы, давления, скорости, перемещения, уровня, объема и др.), тепловые (температуры, количества теплоты), оптические, силы звука и других физических величин (времени, вязкости и др.);

мощности управления — маломощные с мощностью управления Р_у ≤1 Вт, средней мощности с Р_у = 1... 10 Вт, мощные с Р_у > 10 Вт;

времени срабатывания — безынерционные (t_ср ≤ 0,001 с), быстродействующие (t_cp = 0,001...0,050 с), замедленные (t _ср = 0,15... 1,00 с), реле времени (t_cp > 1 с).

Наиболее распространены электромеханические реле, в которых изменение входной электрической величины вызывает механическое перемещение подвижной части — якоря, приводящее к замыканию или размыканию контактов.