Schematy włączenia wzmacniaczy maszyn elektrycznych
Każdy niezależnie wzbudzony generator elektryczny można nazwać wzmacniaczem maszyny elektrycznej (EMU), przyjmując wzbudzenie jako wejście i obwód główny jako wyjście. To samo można powiedzieć o generatorze synchronicznym. W praktyce emu jest zwykle określane jako generator prądu stałego o specjalnej konstrukcji; zużywa wyjątkowo małą moc do wzbudzenia w porównaniu z mocą znamionową tego generatora.
Najbardziej rozpowszechnionym w napędzie elektrycznym jest wzmacniacz pola poprzecznego. Cechą konstrukcyjną takiego wzmacniacza jest to, że na kolektorze znajdują się dwie pary szczotek AA i BB w wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, w osi podłużnej i poprzecznej (przy konstrukcji bipolarnej). W tym przypadku szczotki AA w osi poprzecznej są zwarte, a szczotki BB w osi podłużnej należą do głównego obwodu prądowego generatora (rys. 1).
Wzmacniacz posiada kilka cewek polowych zwanych cewkami sterującymi oraz jedną cewkę kompensacyjną. Jedna z cewek sterujących jest niezależnie zasilana ze źródła prądu stałego.Nazywa się to głównym i pobiera małą moc w porównaniu do mocy głównych zacisków prądowych ECU. Ta cewka jest zwykle zasilana ze stabilizowanego źródła prądu stałego. Pozostałe cewki sterujące służą do regulacji wartości zadanej i stabilizacji pracy wzmacniaczy maszyn elektrycznych.
Przeczytaj więcej o urządzeniu i działaniu EMU w tym artykule: Wzmacniacze elektromechaniczne
Ryż. 1. Obwody do załączania EMU i elastycznego sprzężenia zwrotnego ze szczotkami
na ryc. 1, b przedstawia schemat ideowy ECU z dwiema dodatkowymi cewkami sprzężenia zwrotnego napięcia dla wyjścia ECU. Cewka układu operacyjnego nazywana jest stabilizatorem i stanowi elastyczną pętlę sprzężenia zwrotnego dla napięcia wyjściowego ECU. Można go włączyć za pomocą kondensatora, ale najczęściej za pomocą transformatora zwanego transformatorem stabilizującym.
Prąd w tej cewce, a co za tym idzie strumień, może wystąpić tylko wtedy, gdy zmienia się napięcie na zaciskach EMU (wzrasta lub maleje). Zasadniczo elastyczne sprzężenie zwrotne reaguje tylko na zmiany kontrolowanego parametru. Z matematycznego punktu widzenia można powiedzieć, że w ogólnym przypadku elastyczne sprzężenie zwrotne reaguje na pierwszą lub drugą pochodną sterowanego parametru (np. napięcie prądu itp.).
Cewka OH jest podłączona bezpośrednio do napięcia ECU, dzięki czemu prąd płynie przez nią przez cały czas pracy. Prąd, a tym samym strumień w tej cewce, jest proporcjonalny do napięcia. W przypadku tego połączenia cewka OH służy jako twarde sprzężenie zwrotne napięcia.
na ryc. 1, w EMU pełni funkcję generatora zasilającego silnik, a na rys. 1, d pokazuje wykres napięcia w funkcji czasu, co wyjaśnia to, co zostało powiedziane o sprzężeniach zwrotnych.
Rozważmy działanie cewek sprzężenia zwrotnego na przykładzie wykorzystania EMU jako wzbudnicy generatora bloku konwersji układu G-D (rys. 2).
Ryż. 2. Schemat włączenia wzmacniacza maszyny elektrycznej jako generatora wzbudnicy w układzie G-e
Tutaj konwencjonalny generator-silnik (G-D) zasila silnik DCT prądem stałym. W tym przypadku cewka wzbudzenia generatora G jest zasilana nie przez wzbudnicę B, ale przez ECU, którego główna cewka jest zasilana przez reostat PB3 i przełącznik P ze wzbudnicy B jednostki konwersji.
Oprócz tej cewki EMU jest wyposażone w trzy cewki: OS, OH i OT.
OS — stabilizująca cewka sprzężenia zwrotnego. Jest on połączony równolegle z obwodem głównym ECU poprzez transformator stabilizujący TS i zapewnia stabilną pracę IUU.Podczas normalnej pracy wartość napięcia w obwodzie głównym ECU nie ulega zmianie, dzięki czemu prąd nie przepływa przez cewka stabilizacyjna systemu operacyjnego.
Kiedy napięcie zmienia się w uzwojeniu wtórnym transformatora TS, indukowane jest e. D. s proporcjonalna do zmiany napięcia ECU. to itp. v. wytwarza prąd w obwodzie cewki sterującej, a tym samym strumień magnetyczny Phos. Wraz ze wzrostem napięcia strumień z uzwojenia OS kierowany jest na przepływ cewki głównej OZ, a wraz ze spadkiem napięcia strumień z uzwojenia OS ma taki sam kierunek jak strumień główny i tym samym przywraca napięcie na zaciski ECU .
OH — cewka sprzężenia zwrotnego napięcia. Jest on podłączony do napięcia U obwodu głównego generatora. Strumień uzwojenia OH jest skierowany na strumień uzwojenia głównego.
Wraz ze wzrostem napięcia głównego obwodu generatora rośnie strumień z uzwojenia OH, a ze względu na przeciwny kierunek strumieni EMU całkowity strumień magnetyczny maleje, a napięcie ma tendencję do przyjmowania tej samej wartości. Gdy napięcie U maleje, wynikający z tego strumień wzrasta, zapobiegając spadkowi napięcia. Przy stałym obciążeniu (I= const) i stałej wartości napięcia prędkość silnika jest utrzymywana na stałym poziomie.
OT to stała cewka sprzężenia zwrotnego prądu połączona przez bocznik Ř w głównym obwodzie prądowym generatora. Wraz ze wzrostem obciążenia, czyli wraz ze wzrostem prądu w obwodzie głównym, napięcie na zaciskach silnika maleje z powodu wzrostu spadku napięcia w głównym obwodzie prądowym.
Aby utrzymać stałą prędkość obrotową silnika, konieczne jest skompensowanie tego spadku napięcia, czyli zwiększenie napięcia generatora. W tym celu strumień uzwojenia OT musi mieć ten sam kierunek, co strumień uzwojenia głównego.
Wraz ze spadkiem obciążenia prędkość silnika powinna rosnąć przy stałym napięciu U. Zmniejszy to jednak strumień w uzwojeniu OT i odpowiednio całkowity strumień wzbudzenia. W efekcie napięcie spadnie o taką wartość, że silnik będzie dążył do utrzymania zadanej ° Prędkości.
Ta sama cewka może służyć do utrzymywania stałego prądu w obwodzie głównym. W takim przypadku konieczna byłaby zmiana biegunowości w uzwojeniu OT tak, aby przepływ odbywał się w przeciwnym kierunku.