Електромашинні підсилювачі. Загальні відомості. Класифікація

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 […]

ЕМП з незалежним збудженням

Одноступінчаcтий ЕМП з незалежним збудженням є генератор постійного струму незалежного збудження. Конструктивно він відрізняється від останнього тим, що в ньому не тільки осердя якоря, але і інші частини магнітної системи (станину, осердя полюсів) виконують шихтованими. Мета такого виконання – зменшити вплив вихрових струмів на роботу ЕМП в перехідних процесах. Для підвищення ступеня форсування за напругою […]

ЕМП з самозбудженням

ЕМП з самозбудженням – це удосконалений ЕМП незалежного збудження. В ЕМП з самозбудженням обмотка збудження (керування) створює не всю МРС, необхідну для збудження машини, а лише незначну її частину. Головна частина МРС створюється обмоткою самозбудження, потужність в яку поступає з вихода підсилювача. Це сприяє зменшенню потужності керування (втрат в обмотці керування), а тому, збільшенню коефіцієнта […]

Каскадні багатоякірні ЕМП поздовжнього поля

Щоб підвищити коефіцієнт підсилення одноступінчастих ЕМП з незалежним збудженням, на практиці їх часто з’єднують каскадно таким чином, що перший ЕМП живить обмотку керування другого, другий – обмотку керування третього і т.д. (рис.1.5.2). Рис.1.5.2. Схема каскадного ЕМП

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 […]

Призначення і принцип дії трансформатора

Трансформатор – це електромагнітний статичний перетворювач з двома або більше нерухомими обмотками, які перетворюють параметри змінного струму: напругу, струм, частоту, кількість фаз. Можливе також використання трансформаторів для перетворення синусоїдального змінного струму в несинусоїдальний. Переважне використання в електричних пристроях отримали силові трансформатори, що перетворюють напругу змінного струму при незмінній частоті. Трансформатори для перетворення не тільки напруги […]

Пристрій трансформаторів

Головні частини трансформаторів – обмотки та магнітопровід. Магнітопровід складається із стержнів і ярм. На стержнях розташовують обмотки, а ярма необхідні для з’єднання магнітопроводу в замкнену систему. Для виготовлення магнітопроводів трансформаторів використовують тонколистову електротехнічну сталь. При частоті змінного струму 50 Гц використовують листки (полоси) товщиною 0,5 або 0,35 мм. При частотах 400 Гц та вище використовують […]

Основні співвідношення в трансформаторі

При роботі трансформатора з під’єднаним до затискачів вторинної обмотки опором Zн (рис.2.1.3.а) в його первинній обмотці проходить струм І1, а у вторинній обмотці – струм І2. Протікаючи через обмотку, ці струми утворюють відповідно МРС первинної F1 = І1w1 та вторинної F2 = І2w2 обмоток. Діючи разом, МРС наводять в трансформаторі головний магнітний потік Ф, що […]

Втрати та ККД трансформатора

В процесі роботи трансформатора під навантаженням частина активної потужності Р1, що надходить в первинну обмотку з мережі, розсіюється в трансформаторі на покриття втрат. В результаті активна потужність Р2, що надходить в навантаження, виявляється меншою потужності Р1 на величину сумарних втрат в трансформаторі åР: P1 = P2 + åP

Дослідження холостого ходу та короткого замикання

Дослідження холостого ходу проводять в наступній послідовності: первинну обмотку вмикають в джерело на номінальну напругу, а вторинну обмотку залишають розімкненою. При цьому струм в первинній обмотці І0, а у вторинній обмотці І2 = 0 (рис.2.1.5,а).

Зміни вторинної напруги трансформатора

З рівняння напруги для вторинної обмотки трансформатора (2.1.14) випливає, що зі зміною струму навантаження І2 напруга на виході трансформатора U2 також змінюється, що обумовлено головним чином зміною падіння напруги jI2x2 та І2r2. Зміна вторинної напруги U2 при переході трансформатора від режиму холостого ходу до режиму навантаження виражають в процентах від номінальної напруги, за яку в […]

Трансформатори для випрямних пристроїв

Рис.2.1.9. Схема силового трансформатора і графіки ЕРС і струму при однофазному однонапівперіодному випрямленні Головний елемент випрямного пристрою – силовий трансформатор. Особливість роботи такого трансформатора обумовлена наявністю у його вторинному ланцюзі діодів – напівпровідникових елементів, що володіють провідністю в одному напрямку.

Автотрансформатори

Автотрансформатор на відміну від трансформатора має одну обмотку, частина витків якої належить одночасно первинному і вторинному ланцюгам. На рис.2.1.10,а зображена схема понижуючого трансформатора, в якому ділянка аХ – загальна частина витків зі струмом І12.

Пік-трансформатори

Пік-трансформатори використовуються для перетворення синусоїдальної напруги в імпульси пікоподібної форми. Такі імпульсні напруги з крутим фронтом необхідні для керування тиристорами або іншими напівпровідниковими або електронними пристроями.

Імпульсні трансформатори

В електронних пристроях для узгодження повних опорів, зміни знаку і амплітуди імпульсів, а також для розмноження імпульсів використовують імпульсні трансформатори. Однією з головних вимог, що пред’являються до імпульсних трансформаторів, – мінімальне спотворення форми трансформуючих імпульсів.

Помножувачі частоти

Трансформаторні пристрої, що складаються з магнітопроводів і обмоток, можна використовувати для помноження частоти змінного струму, тобто збільшення частоти в певну кількість раз. Практичне використання отримали подвоювачі і потроювачі частоти.

Рівняння руху електроприводу

Режим роботи електроприводу при постійних моменті опору і частоті обертання називається усталеним режимом. Навантаження двигуна в усталеному режимі називається статичним. Статичне навантаження привідного двигуна визначається статичним моментом навантаження , що дорівнює сумі статичного моменту навантаження від робочої машини і моменту тертя , зумовленого силами тертя в передаючому пристрої (редукторі):

Стабілізатори напруги

Стабілізатори напруги призначені для підтримання практично незмінної напруги на вході яких-небудь пристроїв автоматики, чутливих до коливань напруги мережі U1. Головний показник роботи стабілізатора напруги – коефіцієнт стабілізації по напрузі, що показує, в скільки раз відносна зміна напруги на виході стабілізатора (DUст/Uст) менша відносної зміни напруги на його вході (DU/U1): кст = (DU/U1) : (DUст/Uст), (2.2.1) […]

Вибір електродвигуна

Вибір двигуна до електроприводу полягає у визначенні типу двигуна і його номінальних даних; потужності, номінальних значень напруги і частоти обертання, перевантажувальної здатності і т.д. Правильний вибір привідного двигуна забезпечує електроприводам тривалу надійну роботу в усіх заданих режимах. Вибір двигуна пов’язаний з забезпеченням цілої низки вимог, обумовлених параметрами мережі живлення, способом монтажу двигуна, зовнішніми умовами його […]

Перехідні процеси в електроприводі

У процесі роботи електроприводу змінюються режими його роботи, обумовлені пуском і гальмуванням привідного двигуна, змінами навантаження з боку робочої машини, регулюванням частоти обертання і зміною напрямку обертання, коливаннями напруги в мережі живлення і т.д. Перехід електроприводу з одного усталеного стану, який характеризується визначеними значеннями обертового моменту, частотою обертання, величиною струму, споживаного двигуном, в інший усталений […]

Нагрівання і номінальні режими роботи електродвигунів

Усі види втрат потужності в двигуні перетворюються в теплоту, що частково віддається в навколишнє середовище, а частково йде на нагрівання двигуна. Якщо умовно вважати, що нагрівання відбувається рівномірно по усьому об’єму двигуна, а теплота однаково розсіюється по усій його поверхні, то рівняння теплового балансу

Основні поняття та визначення

Електропривід – це пристрій для приведення в дію робочих машин, що складається із привідного електродвигуна, апаратури керування і передаточного пристрою. Якщо приводний електродвигун одержує електроенергію через перетворювач (наприклад, випрямляч), то і цей перетворювач входить в сукупність елементів, що складають електропривід.

Електричні виконавчі механізми

Електричний виконавчий механізм – це силовий елемент системи автоматичного керування, який переміщує регулюючий орган відповідно до керуючих сигналів цієї системи. Регулюючі органи – це пристрої, спроможні змінювати режим роботи регульованого об’єкту. Приклади регулюючих органів: переміщуюючі різного роду заслонки, вентилі, клапани й інші запорні і регулюючі елементи, спроможні змінювати кількість енергії або функціонуючої речовини, що надходить […]

Електроприводи для систем автоматичного керування

Система автоматичного керування об’єктом призначена для зміни по заданій програмі або підтримці на визначеному рівні якогось параметру цього об’єкта. Наприклад, система автоматичного керування просторовим становищем функціонуючого органу (керма літака або судна) або система для підтримки температури і т.д. Така система складається з декількох взаємозалежних пристроїв, охоплених ланцюгами зворотнього зв’язку (рис.3.2.1): задаючог пристрою ЗП, керуючого пристрою […]

Електроприводи промислових роботів

Електричний привід у промислових роботах за останні роки одержує все більш широке застосування, що пояснюється рядом його переваг у порівнянні з гідро- та пневмоприводами. Електроприводи прості в експлуатації, мають більш низький рівень шуму, у них відсутні трубопроводи.

Електроприводи з безконтактними перетворювачами напруги

Сучасні автоматизовані електроприводи характеризуються застосуванням безконтактних керуючих пристроїв, що працюють без розриву ланцюга електричного струму. Безконтактні керуючі пристрої, у порівнянні з контактними, мають значно великий термін служби і не потребують догляду в процесі експлуатації. У автоматизованому електроприводі застосовуються два види безконтактних пристроїв – магнітні підсилювачі і напівпровідникові елементи.

Схеми автоматизованого електроприводу

Пуск, зупинка, реверсування і зміна частоти обертання електроприводу пов’язані з необхідністю переключення у ланцюгах живлення і керування електродвигуна. У найпростішому випадку ці переключення можуть бути виконані вручну. Проте сучасні процеси керування об’єктами, що рухаються, настільки швидкоплинні, що людина, в силу своїх обмежених фізичних і психічних можливостей, не в стані впоратись з ними з необхідною точністю […]

Схеми релейно-контакторного керування електродвигунами

Розглянемо схему керування пуском трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором за допомогою нереверсивного контакту Л (рис.3.3.2). При натисканні кнопки “Пуск” замикається ланцюг живлення обмотки контакту Л, що спрацьовує і своїми силовими контактами Л підключає до мережі обмотку статора двигуна М. Одночасно замикаються контакти 3-5 цього контакту, шунтуючи кнопку “Пуск”, чим забезпечується живлення обмотки контакту Л […]

Слідкуючий електропривід

Слідкуючим електроприводом називають електричну систему автоматичного відтворення кутових зміщень за допомогою силового виконавчого механізму. Слідкуючий електропривід – це замкнута система з жорстким зворотнім зв’язком за положенням. Від інших видів автоматизованого електроприводу він відрізняється відсутністю заданої програми.

Електропривід змінного струму з частотним керуванням

Для підтримки на високому рівні енергетичних показників і перевантажувальної здатності регульованих двигунів необхідно одночасно зі зміною частоти струму f1 змінювати напругу, яка підводиться до обмотки статора напруга U1. Якщо регулювання частоти обертання двигуна відбувається при незмінному навантажувальному моменті на валУ двигуна, то напруга, яка підводиться до двигуна, повинна змінюватися пропорційно зміні частоти, струму, тобто Uвих […]

Електропривід із програмним керуванням

Програма керування яким-небудь процесом містить інформацію про послідовність і характер дій, що повинні бути виконані виконавчими органами виробничого механізму. Найбільш досконалий вид програмного управління – числове програмне керування (ЧПК), коли програма задається у виді чисел, що визначають послідовність операцій, величину і швидкість переміщення робочого органу й інші відомості.

Синхронний електропривід

Синхронний електропривід призначений для забезпечення синхронного обертання декількох електродвигунів, що знаходяться на значній відстані один від одного, так що їх кінематичний зв’язок стає неможливим. Таким чином, синхронний електропривід замінює загальний вал, що механічно зв’язував би всі електродвигуни. Тому синхронний електропривід часто називають електричним валом. На рис.3.3.19, а зображена схема синхронного електроприводу, що містить два трифазні […]

Реле постійного струму

Рис. 1.4. Електромагнітні реле постійного струму Будова електромагнітних реле постійного струму показана на рис. 1.4: а – з обертовим якорем, б – з втяжним якорем. Головні деталі і вузли реле мають такі позначення: 1 – котушка на каркасі; 2 – ярмо; 3 – осердя; 4 – якір; 5 – штифт відлипання (немагнітна) проклад-ка); 6 – […]

Нейтральні реле

В системах автоматики одним з поширених елементів є реле – пристрій, в якому при плавній зміні сигналу управління (вхідного) здійснюється стрибкоподібна зміна (перемикання) вихідного сигналу. В електромеханічних реле зміна (перемикання) вихідного сигналу здійснюється за допомогою контактів, а зусилля, яке переміщує контакти, створюється електромеханічним перетворювачем електричної енергії в механічну. Найпростішим з цих перетворювачів є електромагніт. Тому […]

Швидкодія електромагнітних реле

В 1.1 в числі головних параметрів електромагнітних реле були відмічені параметри, які характеризують швидкодію реле: час спрацьовування tспр і час відпускання tвідп. Ці параметри визначаються при аналізі перехідних процесів, які проходять при вмиканні і вимиканні реле. Розглянемо ці процеси по відношенню до обмотки реле постійного струму. Коло обмотки реле можна зобразити у вигляді послідовного з’єднання […]

Реле змінного струму

Реле змінного струму В попередніх параграфах розглядалась робота реле з живленням від мережі постійного струму. При подачі в обмотку реле змінного струму якір також буде притягуватись до осердя. Це пояснюється тим, що згідно з рівнянням (1.13), електромагнітне силове зусилля пропорційне квадрату МРС, а отже, і квадрату струму в обмотці. І тому, хоча змінний струм періодично […]

Спеціальні реле

Найбільше розповсюдження у системах автоматики отримали реле електромагнітного типу, що були розглянуті раніше. Проте знаходять застосування і електричні реле інших типів, в яких тягове зусилля, необхідне для перемикання контактів, створюється не за допомогою електромагніта. Сюди відносяться, насамперед, реле, аналогічні за принципом дії електровимірювальним приладам різноманітних систем: магнітоелектричні, електродинамічні, індукційні. Якщо в електровимірювальному приладі рухома частина […]

Поляризовані реле

В автоматичних системах досить часто вимагається, щоб елементи, в тому числі і електромагнітні реле, реагували не тільки на значення, але й на полярність струму на вході. Наприклад, в системі автоматичного регулювання температури, при температурі, яка перевищує те значення, що вимагається, повинен включатись охолоджувач (наприклад,

Магнітокеровані контакти (геркони)

Підвищені вимоги до надійності елементів автоматики призвели до появи герметизованих магнітокерованих контактів (герконів). Магнітокеровані контакти (МКК) знаходять широке застосування не тільки в без’якірних реле, але і в якості кінцевих і колійних перемикачів, давачів положень і переміщення, координатних перемикачів і т.п. Найпростіші МКК (рис. 1.24) являють собою скляну трубочку (колбочку) 1 з впаяними в неї пермалоєвими […]

Логічні релейні елементи

В схемах автоматичного та програмного управління різними виробничими процесами, в пристроях сигналізації та блокування в якості елементів дискретної дії з двома станами входу та виходу широко використовують електромагнітні реле. В залежності від поєднання сигналів, які надходять від вхідних пристроїв (пускові кнопки, кінцеві та прохідні вимикачі), такі схеми дозволяють отримувати необхідну послідовність вмикання виконувальних пристроїв (електроприводів, […]