где к-коэффициент,ю зависящий от конструкции якоря, Ф-поток возбуждения, который создается обмоткой возбуждения, ω- угловая скорость вращения якоря

Гидравлические и электромашинные усилители

Электромашинные усилители

 

В системах автоматики для управления мощными устройст­вами (мощностью до нескольких десятков киловатт) иногда при­меняют электромашинные усилители.

Электромашинным усилителем (ЭМУ) называется генератор постоянного тока, предназначенный для усиления по мощности сигнала, подаваемого на обмотку возбуждения. Одним из важней­ших показателей работы усилителя является его коэффициент усиления по мощности К_р, равный отношению выходной электрической мощности Р_вых к входной мощности P_v, т. е. К_р = Р_вых/Р_у

Для увеличения коэффициента усиления необходимо увели­чивать число витков обмотки управления (возбуждения).

Генератор постоянного тока является простейшим электромашинным усилителем. На рис.1 приведена схема такого уси­лителя, применяемая для регулирования частоты вращения дви­гателя постоянного тока. Вспомогательный двигатель Ml вращает с постоянной частотой п₀ якорь генератора G. В качестве вспомо­гательного двигателя используют, например, двигатель постоян­ного тока с возбуждением от постоянных магнитов с центробеж­ным вибрационным стабилизатором частоты вращения. Напря­жение, снимаемое с ЭМУ, подается на исполнительный двига­тель М2. Это напряжение пропорционально управляющему на­пряжению Uу, подводимому к обмотке управления генератора.

Обмотка возбуждения исполнительного двигателя питается постоянным напряжением UB = const, создающим постоянный поток возбуждения. Частота вращения п исполнительного двига­теля в широких пределах пропорциональна напряжению, сни­маемому с якоря генератора, следовательно, пропорциональна и управляющему напряжению Uy при постоянной нагрузке на валу исполнительного двигателя. При Uy = 0 напряжение, поступаемое на двигатель М2, равно нулю, и двигатель не вращается. При смене знака напряжения Uy меняется знак поступающего на дви­гатель М2 напряжения, и он начнет вращаться в другую сторону.

Управляющее напряжение в этой схеме непосредственно не воздействует на якорную цепь исполнительного двигателя, и по­этому для управления требуется небольшая мощность.

В основу действия электромашинного усилителя положено следующее явление: в магнитном поле рамка стремится повернуться вокруг своей оси. На обмотки возбуждения подается ток возбуждения или управления. Вокруг сердечника возникает магнитное поле, которое охватывает и якорь. На якоре расположены под 180о щетки, которые попарно оказываются короткозамкнутыми при вращении якоря вспомогательным двигателем и представляют в этот момент рамку в магнитном поле, которая стремиться повернуться, увлекая за собой якорь. При повороте эти щетки выходят из контакта, но зато входит в контакт следующая пара щеток. В обмотке якоря наводится эдс.Напряжение с обмоток снимается и подается на исполнительный двигатель

Е= к Фω,

где к-коэффициент,ю зависящий от конструкции якоря, Ф-поток возбуждения, который создается обмоткой возбуждения, ω- угловая скорость вращения якоря.

Электромашинные усилители нашли применение в приводах моталок в текстильной промышленности, в приводах валков на прокатных станоах, для перемещения электродов ДСП

 

 

Рис, 1. Схема простейшего электромашин­ного усилителя для регулирования частоты вращения исполнительного двигателя

В зависимости от способа возбуждения электромашинные усилители делят на ЭМУ продольного поля, в которых основной поток возбуждения направлен по продольной оси машины, и ЭМУ поперечного поля

Гидравлический усилитель

Эти усилители предназначены для усиления сигналов, поступающих от чувствительных элементов или датчиков, и управления гидравлическими исполнительными механизмами. Гидравлические усилители являются усилителями мощности, т. е. мощность потока рабочей жидкости, имеющаяся на выходе усилителя, во много раз больше мощности, затрачивае­мой на управление усилителем. Усиление мощности происходит благодаря отбору мощности от внешнего источника энергии, пита­ющего усилитель.

Для автоматического регулирования различных физических параметров (давления, расхода и т. д.) широко применяются регуляторы, содержащие в своей структуре гидравлические усили­тели со струйной трубкой. Принципиальная схема гидравличе­ского усилителя со струйной трубкой показана на рис. 2

Принцип действия гидравлического усилителя заключается в том, что кинетическая энергия струи масла, направленная в сопло, преобразуется в потенциальную энергию давления. Вели­чина и направление результирующего давления на поршень гидра­влического исполнительного механизма зависят от положения струйной трубки, соблюдения соосности трубки и сопла.

Внутри корпуса 1 расположена струйная трубка 2 с сопловой насадкой 8 на конце. С правой стороны на трубку воздействует опирающийся на нее толкатель 7, соединенный с датчиком или другим элементом, механическое перемещение которого предста­вляет собой входной сигнал малой мощности, подлежащий уси­лению. С противоположной стороны на трубку воздействует пру­жина задатчика 3, работающая на сжатие. Ее начальное сжатие регулируется винтом 4. Струйная трубка каналом 5 сообщается с источником питания и имеет возможность поворачиваться на не­большой угол вокруг оси О, расположенной перпендикулярно плоскости рисунка. Сопловая насадка струйной трубки обращена к расширяющимся приемным соплам 9, расположенным в плоско­сти вращения трубки. Сопла соединены трубопроводами с обеими плоскостями цилиндра двойного действия (исполнительного меха­низма). По трубке 6 масло стекает в бак, где установлен насос.

При нейтральном положении струйной трубки (регулируемый параметр соответствует заданному значению) струя рабочей жидко­сти одинаково перекрывает оба приемных сопла и создает в ци­линдре равные давления, поршень дополнительного механизма не перемещается.

При отклонении регулируемого параметра от заданного значе­ния на струйную трубку действует разность усилий со стороны пружины задатчика и чувствительного элемента. Под воздействием усилия рассогласования струйная трубка отклоняется от сред­него положения, в результате чего в одном из приемных сопел давление возрастает, а в другом давление падает, и поршень испол­нительного механизма перемещается.

Усилители такой конструкции имеют большой коэффициент усиления, который определяется тем, что для перемещения струй­ной трубки усилие составляет несколько десятков грамм, а усилие на выходе может соответствовать 100 кг и более.

К преимуществам гидравлического усилителя со струйной трубкой относятся: простота конструкции; нетребовательность к качеству очистки рабочей жидкости; повышенная эксплуата­ционная надежность; самосмазываемость движущихся элементов конструкции.

Основными недостатками усилителей этого типа являются: неполное использование мощности потока рабочей жидкости, подводимой к усилителю; неизбежная утечка рабочей жидкости

 

	Рис. 2. Схема гидравли­ческого усилителя

 

 

.