8.5. Контрольные вопросы

1) Что означают понятия «параллельное», «смешанное» возбуждение?

2) Какая из обмоток называется шунтовой (сериесной)?

3) Какая из обмоток возбуждения является основной (вспомогательной)?

4) Какое включение обмоток (согласное, встречное) обычно используется?

5) Какие причины вызывают снижение напряжения генераторов с парал-лельным возбуждением при возрастании нагрузки?

6) Каковы причины, вызывающие нарушение процесса самовозбуждения ге-нераторов с параллельным и смешанным возбуждением?

7) Можно ли генератор с параллельным возбуждением перевести на незави-симое возбуждение и наоборот?

Лабораторная работа 9

ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО УСИЛИТЕЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПОЛЯ

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться со схемой и принципом работы электро-машинного усилителя поперечного поля, провести исследования его свойств по основным характеристикам [1, c. 321–327; 2, c. 221–224].

9.1. Основные положения теории

В настоящее время все более широкое развитие приобретает автоматизация различных производственных процессов. При этом на первый план выступают вопросы автоматического регулирования. Одним из элементов систем автома-тического регулирования является электромашинный усилитель (ЭМУ). На-ибольшее распространение нашли ЭМУ поперечного поля, исследованию которых посвящена настоящая работа.

Электромашинный усилитель поперечного поля представляет собой генератор постоянного тока с независимым возбуждением, обычно двухполюсного ис-полнения. Принципиальным отличием ЭМУ от обычного генератора является ус-тановка на коллекторе двух комплектов щеток, один из которых располагается как в обычных генераторах на продольной оси d-d, другой – на поперечной оси q-q машины (рис. 27).

К «продольным» щеткам d-d присоединена нагрузка R_н, а «поперечные» щетки q-q замкнуты накоротко.

Обмотка возбуждения, называемая в ЭМУ обмоткой управления ОУ, расположена на продольной оси. При протекании по ОУ относительно небольшого тока управления (тока возбуждения) i_у создается продольный магнитный поток Ф_dу.

Поскольку щетки q-q замкнуты накоротко, то даже при незначительной ве-личине наведенной ЭДС E_q по якорю и щеткам q-q потечет достаточно большой ток I_q, так как сопротивление обмотки якоря и щеточного контакта невелико. Этот ток, протекая по обмотке якоря, создает поток реакции якоря Ф_qа, направленный по поперечной оси машины q-q.

При вращении якоря ЭМУ в магнитном поле Ф_dу, созданном обмоткой уп-равления, в обмотке якоря будет индуктироваться ЭДС E_q, максимальное значение которой будет между щетками q-q, расположенными перпендикулярно к направлению магнитного потока Ф_dу.

Поскольку щетки q-q замкнуты накоротко, то даже при незначительной величи-не наведенной ЭДС E_q по якорю и щеткам q-q потечет достаточно большой ток I_q, так как сопротивление об-мотки якоря и щеточного контакта невелико. Этот ток, протекая по обмотке якоря,

Рис. 27 создает поток реакции якоря

Ф_qа, направленный по поперечной оси машины q-q.

В свою очередь, поток Ф_qа индуктирует в обмотке якоря ЭДС E_а, макси-мальное значение которой будет между щетками d-d, расположенными перпен-дикулярно к данному потоку. Поток Ф_qа значительно больше Ф_dу, следовательно, и ЭДС на щетках d-d E_а значительно больше ЭДС E_q.

Если к «продольным» щеткам подключить нагрузку R_н, то под действием ЭДС E_а по внешней цепи потечет достаточно большой ток I_а. Таким образом, на сопротивлении нагрузки выделяется мощность P_а = U_аI_а, во много раз превышаю-щая мощность P_у = U_уI_у, подведенную к обмотке управления.

Отношение выходной мощности P_а к входной Р_у называется коэффициентом усиления ЭМУ

(31)

ЭМУ является двухкаскадным усилителем мощности. Первый каскад усиле-ния – «обмотка управления – поперечная цепь», второй – «поперечная цепь – внешняя цепь». Коэффициенты усиления современных ЭМУ при правильной настройке достигают значений 10³–10⁵.

Правильная настройка ЭМУ заключается в следующем. Ток внешней цепи I_а, протекая по обмотке якоря, также создает поток реакции якоря Ф_dа, направленный теперь уже по продольной оси машины. Этот поток действует встречно первоначальному потоку возбуждения (управления) Ф_dу, причем поток Ф_dа во много раз больше потока управления Ф_dу. Следовательно, нормальная работа ЭМУ возможна лишь в случае компенсации потока продольной реакции якоря Ф_dа. Для этих целей служит компенсационная обмотка КО, обтекаемая током внешней цепи I_а. Компенсационная обмотка создает свой поток Ф_dу, направленный встречно потоку реакции якоря Ф_dа.

Для возможности регулирования степени компенсации продольного потока реакции якоря компенсационная обмотка выполняется с заведомо большей намагничивающей силой, величина которой затем регулируется с помощью шунтирующего реостата R_ш, изменяющего величину тока, протекающего по компенсационной обмотке.

Иногда для увеличения поперечного потока в цепь щеток q-q включается дополнительная подмагничивающая обмотка.

Как было отмечено выше, мощность на выходе ЭМУ во много раз превышает мощность на входе (подведенную к обмотке управления).