ЕМП поперечного поля

ЕМП поперечного поля є самим розповсюдженим з електромашинних підсилювачів. Це одноякірний двохступінчастий підсилювач, що конструктивно являє собою ненасичену електричну машину постійного струму з двома явно вираженими полюсами, в яких є пази для розміщення компенсаційної обмотки (рис.1.5.3).

Статор ЕМП набирають з штампованих листів електротехнічної сталі. Якір підсилювача має одну обмотку і один колектор, на якому розташовані дві пари щіток — по повздовжній d-d і поперечній q-q вісям. Поперечні щітки у більшості ЕМП замкнені накоротко.

Обмотки збудження першого ступеня підсилення, тобто обмотки керування ОК (яких, як правило, декілька), розташовують на явно виражених полюсах статора.

Потік Фк, створений струмом керування, напрямлений по повздовжній осі d-d (рис.1.5.4). При обертанні якоря приводним двигуном потік Фк наводить ЕРС в обмотці якоря, яка знімається щітками q-q. Так як поперечні щітки замкнені накоротко, то по обмотці якоря, навіть при незначному по величині потоці керування Фк, протікає значний струм Іq, який створює потік реакції якоря Фaq, напрямлений вздовж поперечної вісі машини. Цей потік є потоком збудження другого ступеня підсилення ЕМП. Він нерухомий у просторі і при обертанні якоря наводить в його обмотці ЕРС Еd, максимум якої має місце на поздовжніх щітках d-d. З щіток d-d знімається вихідна напруга ЕМП Ud — вихідна напруга другого ступеня підсилення.

image011image012

Рис.1.5.3. Лист статора і схема Рис.1.5.4. Схема ЕМП

розташування обмоток ЕМП поперечного поля

поперечного поля

При ввімкненні ЕМП на навантаження в колі щіток d-d і в обмотці якоря з’являється струм навантаження Іd, який, протікаючи по обмотці якоря, створює магнітний потік реакції якоря Фad, напрямлений поздовжній вісі машини — по вісі щіток d-d. Потік Фad напрямлений назустріч потоку керування Фк і за величиною значно його переважає.

Щоб потік Фad не розмагнітив ЕМП (не знищив потік по поздовжній осі), у вихідне коло d-d якоря послідовно вмикають компенсаційну обмотку КО. Струм Іd протікаючи по компенсаційній обмотці, створює потік Фк, напрямлений назустріч потоку якоря Фad. Компенсаційна обмотка призначена для компенсації потоку Фad. Її розташовують в пазах статора (див.рис.1.5.3). Так як і обмотка якоря, вона є розподіленою і дозволяє найкращим чином скомпенсувати потік реакції якоря Фad. Щоб регулювати ступінь компенсації, паралельно КО вмикають регулюючий шунтуючий опір Rш, змінюючи який можна змінювати струм компенсаційної обмотки, а тому, і потік Фк.

ЕМП поперечного поля — машина ненасичена, тому величина вихідної напруги Ud практично пропорційна величині струму керування Ік. Зовнішні характеристики ЕМП Ud = f(Id) при Ік = const, від яких в багато чому залежить коефіцієнт підсилення ЕМП, в основному визначаються ступенем компенсації потока Фad потоком компенсаційної обмотки Фк. Можливі три випадки.

При недокомпенсації к < Фad) вихідна напруга Ud значно зменшується з підвищенням струму Іd внаслідок розмагнічувальної дії потоку Фad (рис.1.5.5, пряма 1).

image002

Рис.1.5.5. Зовнішні характеристики ЕМП поперечного поля

При нормальній компенсації к = Фad) напруга Ud з підвищенням струму Іd зменшується незначно — лише за рахунок внутрішнього падіння напруги в колі якоря (пряма 2).

При перекомпенсації к > Фad) напруга Ud підвищується з ростом струму Іd внаслідок збільшення потоку по повздовжній осі за рахунок перевищення потоку Фк над потоком Фad (пряма 3). Останнє приводить до нестійкої роботи ЕМП, так як з ростом струму Іd підвищується Ud, що викликає нове підвищення Іd і т.д. до тих пір, доки не наступить зменшення частоти обертання через нестачу потужності приводного двигуна.

Так як коефіцієнт підсилення ЕМП при незмінних Ік і Іd прямо пропорційний напрузі Ud:

кР = UdId/(UкІк),

image004

Рис.1.5.6. Схема ЕМП поперечного поля з обмотками ПО і ОДПq

то, очевидно, найбільший коефіцієнт підсилення при перекомпенсації, а найменший — при недокомпенсації.

Робота при перекомпенсації неможлива, тому ЕМП, як правило, налагоджують на невелику недокомпенсацію. Останнє забезпечує достатньо високий коефіцієнт підсилення і стійку роботу ЕМП.

Для покращення комутації під повздовжніми щітками d-d середні зубці кожного з полюсів ЕМП (див. рис.1.5.3) використовують в якості додаткових полюсів. В пазах, що прилягають до цих зубців, крім витків компенсаційної обмотки КО розташовують ще витки обмотки додаткових полюсів ОДП, яка також, як і компенсаційна обмотка, вмикається послідовно з обмоткою якоря в коло щіток d-d. Один з недоліків ЕМП поперечного поля — незадовільняюча комутація під поперечними щітками q-q, в колі яких протікає струм Іq = (0.15 ¸ 0.4)Id.

В ЕМП малої потужності іскристість під щітками q-q не дуже велика внаслідок незначної величини струму Іq і наявності великого повітряного проміжку в зоні комутації.

В ЕМП середньої потужності для покращення комутації під щітками q-q зменшують струм Іq шляхом ввімкнення у поперечне коло якоря підмагнічувальної обмотки ПО (рис.1.5.6). Ця обмотка створює потік, напрямлений вздовж поперечної вісі q-q, і компенсує зменшення потоку Фaq через зменшення струму Іq. ПО вкладають в пази полюсів.

В ЕМП великої потужності для покращення комутації під щітками q-q крім підмагнічуючої обмотки в коло якоря вздовж поперечної вісі вмикають ще обмотку додаткових полюсів ОДПq, що встановлюються вздовж поперечної вісі в міжполюсному просторі.

Постійна часу ЕМП поперечного поля невелика. Вона складає десяті або соті долі секунди і визначається в основному постійною часу поперечного кола якоря в колі обмотки керування. Щоб підвищити швидкодію ЕМП, іноді послідовно з обмоткою керування вмикають додатковий активний опір Rдод. Останній, зменшуючи постійну часу Т, одночасно знижує коефіцієнт підсилення через збільшення потужності керування:

Рк = Ік2(rк+Rдод).

image006

Рис.1.5.7. Електромашинний підсилювач типу ЕМП — 12А.

Найбільше розповсюдження отримали електромашинні підсилювачі єдиної серії ЕМП загальнопромислового використання. Підсилювачі цієї серії потужністю до 1.5 кВт виконують в загальному корпусі з приводним двигуном. На рис. 1.5.7 зображений пристрій електромашинного підсилювача типу ЕМП-12А, де 1-колектор ЕМП, 2-якір ЕМП, 3-статор ЕМП. 4-ротор асинхронного двигуна, 5-статор асинхронного двигуна, 6-вал.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”

Оставьте комментарий к статье