Електромашинні підсилювачі (ЕМП) – це спеціальні електричні генератори (частіше постійного, рідше змінного струму), вихідна потужність яких регулюється зміною потужності керування (збудження), в багато раз меншої вихідної потужності.
Найпростішим ЕМП може бути генератор постійного струму з незалежним збудженням. Відомо, що вихідна напруга, а тому, і вихідна потужність генератора залежать від магнітного потоку збудження. Таким чином, обмотка збудження генератора може бути керуючою обмоткою. Змінюючи струм збудження, можна в широких межах змінювати величину вихідної потужності, тобто керувати процесом перетворення механічної потужності приводного двигуна в електричну потужність на виході генератора. Звичайні генератори постійного струму при використанні їх в якості ЕМП мають істотні недоліки, тому в якості ЕМП використовуються спеціальні електричні машини.
ЕМП досить різноманітні як за будовою, так і за принципом дії.
За родом струму їх можна розділити на ЕМП постійного і змінного струму.
За числом ступенів підсилення – на одно-, двох- і триступінчаті.
За напрямком потоку збудження вихідного ступеня – на ЕМП поздовжнього і поперечного поля.
Конструктивно ЕМП часто виконують в одному корпусі з приводним електродвигуном (постійного або змінного струму).
Головні експлуатаційні властивості ЕМП характеризуються слідуючими параметрами: коефіцієнтом підсилення; постійною часу; коефіцієнтом добротності; ступенем можливого форсування.
Коефіцієнт підсилення – це відношення якої-небудь величини на виході ЕМП (струму, напруги або потужності) до відповідної величини на вході (обмотки керування). Розрізняють коефіцієнти підсилення за струмом, напругою, потужністю відповідно:
кI = Iвих/Ік; кU = Uвих/Uк; кР = Рвих/Рк. (1.5.1)
Тут Iвих, Uвих і Рвих – струм, напруга і потужність на виході ЕМП, Ік, Uк і Рк – струм, напруга і потужність на вході ЕМП, тобто в колі обмотки керування.
Частіше всього властивості ЕМП характеризуються коефіцієнтом підсилення за потужністю
кР = UвихІвих/(UкIк). (1.5.2)
Постійна часу Т характеризує інерційність ЕМП і визначається швидкістю електромагнітних процесів. Постійна часу електричного кола дорівнює відношенню індуктивності кола до його активного опору. Наприклад, постійна часу обмотки керування
Тк = Lк/Rк. (1.5.3)
В сучасних ЕМП постійні часу коливаються від сотих долей секунди у малопотужних підсилювачах (до 1 кВт) до десятих долей секунди в підсилювачах потужністю 10 кВт і більше.
Коефіцієнтом добротності ЕМП називається відношення коефіцієнта підсилення за потужністю до суми постійних часу окремих ступенів підсилення:
кD = кР/(Т1+Т2+…). (1.5.4)
Слід підкреслити, що сума постійних часу окремих ступенів може бути лише мірою при порівнянні ЕМП, але не є постійною часу ЕМП в цілому (Т1 + Т2 + … ¹ Т). Останнє пояснюється тим, що процеси в окремих ступенях розпочинаються майже одночасно.
Коефіцієнт добротності кD збільшується зі збільшенням потужності ЕМП, досягаючи сотень тисяч секунд в мінус першому ступеню. Він залежить від типу ЕМП, числа його ступенів і т.п.
Ступенем можливого форсування характеризується перевантажувальна здатність ЕМП. Ступенем форсування за струмом jІ або напругою jU називається відношення максимально допустимих струму або напруги на виході до їх номінальних величин:
jІ = Imax/Iном; jU = Umax/Іном.
Ступінь форсування ЕМП, що мають колектор, обмежується умовами комутації (іскрінням на колекторі). Щоб збільшити jІ, ЕМП навіть порівняно невеликих потужностей забезпечують додатковими полюсами і компенсаційними обмотками. Як правило, jІ = 1,5 ¸ 2.
Ступінь форсування за напругою jU обмежується насиченням магнітного кола. Як правило, jU = 1,5 ¸ 2 і лише в спеціальних ЕМП досягає трьох.
Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”