5. Электромашинные усилители поперечного поля.

В схемах управления современными электроприводами все большее применение получают электромашинные усилители с поперечным и продольным полем. Особенно часто в современных электроприводах подъемно-транспортных машин используются электромашинные усилители (ЭМУ) с поперечным полем (амп­лидины), представляющие собой специальные генераторы посто­янного тока с несколькими обмотками возбуждения и двумя ком­плектами щеток.

Схема ЭМУ с поперечным полем приведена на. рис. 58. В па­зах якоря, набранном из отдельных, изолированных друг от дру­га листов высококачественной электротехнической стали, распо­лагается обычная петлевая или волновая обмотка, которая своими выводами подключается к пластинам коллектора. По по­верхности коллектора при работе ЭМУ скользят поперечные Щ₁ и продольные Щ₂ щетки. Первые соединены между собой нако­ротко, а вторые присоединяются к нагрузке, роль которой может выполнять электродвигатель, обмотка возбуждения генератора или электродвигателя, а в некоторых случаях и обмотка возбуж­дения возбудителя. Полюса амплидина набираются также из от­дельных листов электротехнической стали. На полюсах размеща­ют несколько обмоток возбуждения, чаще называемые в данном случае обмотками управления.

Принцип действия ЭМУ с поперечным полем состоит в сле­дующем. Если его якорь привести во вращение каким-либо по­сторонним двигателем и подать постоянный ток в обмотку управ­ления ОУ, то протекающий по этой обмотке ток I₁ намагнитит по­люса и создаст продольный магнитный поток Ф₁, пронизываю­щий якорь. В обмотке якоря, вращающегося в поле этого потока, возникнет, как и в обычном генераторе, э.д. с. Е₂, которую мож­но снять с поперечных щеток Щ₁. Однако в усилителе эти щет­ки замкнуты накоротко. Поэтому по якорю протекает большой ток, создающий сильный поток реакции якоря Ф₂. Под влиянием этого потока возникает э. д. с. Е₃, которую снимают с продольных щеток Щ₂. Если подключить внешнюю нагрузку R непосредст­венно к щеткам Щ₂, то Е₃ создаст в цепи ток I₃ во много раз больший, чем ток возбуждения I₁, подаваемый на вход усилите­ля. Ток I₃, протекая по обмотке якоря, вызывает поток продоль­ной реакции якоря Ф₃, направленный навстречу потоку Ф₁ Что­бы избежать размагничивания машины, на полюсах размещают компенсационную обмотку КО, поток которой направлен навст­речу потоку Ф₃ и нейтрализует его влияние.

Ценность усилителя с поперечным полем состоит в том, что он значительно усиливает мощность, поступающую на обмот­ку управления. Входная мощность Р₁ = U₁I₁ сначала увеличива­ется до величины P₂ = E₂I₂, а затем до величины Р₃=U₃I₃, ко­торая и подается на нагрузку R.

Отношение выходной мощности Р₃ к мощности на входе Р₁ называется коэффициентом усиления. У современных ЭМУ с поперечным полем коэффициент усиления достигает величины порядка 10000 и может быть значительно выше, тогда как у обычных генераторов он составляет 20—30.

6. Двигатели постоянного тока. Принцип действия.

Двигатель постоянного тока (ДПТ) — электрическая %B" \o "Машина постоянного тока" машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию %BA" \o "Постоянный ток" постоянного тока в механическую энергию.

В соответствии с принципом обратимости электрических машин упрощенная модель машины постоянного тока может быть использована в качестве двигателя постоянного тока. Для этого необходимо отключить нагрузку генератора R и подвести к щеткам машины напряжение от источника постоянного тока. Например, если к щетке А подключить зажим «плюс», а к щетке В«минус», то в обмотке якоря появится ток I, направление которого показано на рис.1.3. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем постоянного магнита (полем возбуждения) появятся электромагнитные силы FЭМ, создающие на якоре электромагнитный момент М и вращающие его против часовой стрелки. После поворота якоря на 180º электромагнитные силы не изменят своего направления, поскольку одновременно с переходом каждого проводника обмотки якоря из зоны одного магнитного полюса в зону другого полюса в этих проводниках меняется направление тока.

Таким образом, назначение коллектора и щеток в двигателе постоянного тока – изменять направление тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного полюса одной полярности в зону полюса другой полярности. Рассмотренная упрощенная модель машины постоянного тока не обеспечивает двигателю устойчивой работы, поскольку при прохождении проводниками обмотки якоря геометрической нейтрали nn(рис. 1.3) электро-магнитные силы F ЭМ= 0 (магнитная индукция в середине межполосного пространства равна нулю). Однако с увеличением числа проводников в обмотке якоря (при равномерном их распределении на поверхности якоря) и числа пластин коллектора вращение якоря двигателя становится устойчивым и равномерным. Из рассмотрения принципа действия и устройства коллекторной машины постоянного тока следует, что непременным элементом этой машины, включенным между обмоткой якоря и внешней сетью, является щеточно-коллекторный механический преобразователь рода тока. Таким образом, коллекторные машины сложнее бес коллекторных машин переменного тока (асинхронной и синхронной) и, следовательно, уступают им (особенно асинхронной машине) в надежности, име я при этом более высокую стоимость.