Техника - молодёжи 1953-07, страница 10

Каскадный усилитель, состоящий и я двух электрических машин— возбудителя и генератора. По своему действию он экви-валентен электромашинному усилителю,

нами в дальнейшем. Внешняя нагрузочная цепь присоединяется к вертикальным щеткам, в цепи которых имеется специальная компенсационная обмотка, также располагающаяся в пазах магнитопровода. Значение этой обмотки огромно - без нее немыслима работа электромашинного усилителя.

Благодаря такому «внутреннему» устройству элек-тромашииный усилитель становится обладателем ряда чудесных и удивительных свойств. Он может усиливать электрическую мощность в чрезвычайно большое число раз - до 100 ООО! Приходящие в него доли ватта за счет механической энергии первичного двигателя «вырастают» во многие киловатты. Руководимые контролирующими приборами электромашинные усилители позволяют управлять при помощи ничтожных мощностей мощными и тяжелыми срхстемами.

Какие же физические явления, происходящие внутри этой замечательной машины, порождают такие? громад-ныо усиления?

Любой генератор электрического тока является усилителем электрической мощности. Например, в некоторых генераторах на возбуждение затрачивается лишь десятая часть энергии от той, которую он вырабатывает. Десятая часть - это весьма ощутимая величина. Положим, что 10-киловаттный генератор мы хотим использовать как усилитель. Это значит, что на вход усилителя нам надо подать сигнал мощностью в один киловатт. Такой усилитель очень невыгоден, да и создать огромный «сигнал» в один киловатт трудно. Для этого применяются каскадные усилители, состоящие из нескольких электрических машин. А элек-тромашинный усилитель легко «превращает» 1 ватт в 10 киловатт!

Усиление электрической мощности в электромашинном усилителе рождается в два прыжка — ступени.

Вот как это происходит. При подаче в обмотку управления (возбуждения) вращающегося электромашинного усилителя слабого тока - сигнала — в нем тотчас же возникает слабое магнитное поле, направленное от северного полюса к южному. Под действием этого слабого магнитного поля, так же как и в обыкновенном генераторе, в обмотке якоря наводится слабая ЭДС. Ее величина очень мала и едва достигает 1-2 вольт. Это первая ступень. Казалось бы, где же тут взяться сказочному усилению? Но процесс не окончен — «чудо» случится следом. Под действием слабой ЭДС в «хитрой» короткозамкнутой цепи, естественно имеющей чрезвычайно малое сопротивление, потечет большой ток. По величине он будет почти равен рабочему току машины, отдаваемому ей в нагрузочную цепь. Этот ток создает мощное поперечное магнитное поле, под действием которого во вращающемся якоре возникает боль

шая ЭДС. Это вторая, основная ступень. Все изменения слабого сигнала, поступающего в обмотку управления, в точности повторяются во внешней цепи.

Таким образом, электромашинный усилитель состоит как бы из двух машин - в нем прекрасно сочетаются качества возбудителя и генератора усиленного тока. Сложное взаимодействующее магнитное поле этой замечательной машины можно разделить на «поле-возбудитель» и на «поле-генератор».

Вспомогательная компенсационная обмотка, обтекаемая рабочим током, нейтрализует, уничтожает вредные паразитные магнитные (поля) потоки, возникающие в якоре. Если бы се не было, то не было бы и усиления - мощный магнитный поток выходной цепи «задавил» бы маленький, слабенький поток управления, направленный навстречу. Точно так тоненький ручеек, направленный против течения могучей полноводной реки, бесследно исчезнет, растворится в ней.

Помимо необычайно высоких коэфициентов усиления, электромашинный усилитель имеет и еще ряд замечательных свойств. Каждый усилитель характеризуется присущей ему инерционностью. В противоположность многим электромагнитным аппаратам и приборам электромашинный усилитель обладает очень высоким быстродействием. Быстрота реакции его на проходящие сигналы измеряется сотыми долями секунды и сравнима с ламповыми приборами. А устойчивость элсктромашинного усилителя п системах -выдерживание заданного режима без срывов и колебаний, — достигаемая с помощью несложных устройств, также велика. Такие исключительные свойства элсктромашинного усилителя создали ему господствующее положение в автоматическом управлении и особенно в автоматическом регулировании сложных производственных процессов. Вот почему электромашинному усилителю «доверен» автоматизированный электропривод сегодняшнего и завтрашнего дня.

Электромашинный усилитель, впервые разработанный советским ученым М. П. Костенко еще в 1925 году, не сразу пришел в автоматику. Благодаря трудам многих советских ученых - К. И. Шенфсра, А. Г. Ио-сифьяна и ряда других - он непрерывно совершенствовался и улучшался. С 1939 года, с момента своего «промышленного рождения» в борьбе за одно из первых мест в ней, ЭМУ повел тяжелую, но победную войну с роле и бесчисленными контактами. ДействР1тельно, сложное до предела усовершенствованное релейно-контакторное управление никак не хотело уступать ему дорогу. Но бурно развивающееся и все усложняющееся промышленное производство требовало большего, лучшего и надежного. И вот релойно-контакторное управление начало сдавать одну позицию за другой. В этой необъявленной войне нового со старым электромашинный усилитель нашел и союзников. Давая дорогу электронике - тиратронам и ртутным выпрямителям, но не уступая им, он часто «бил» общего врага - громадное число постоянно движущихся, искрящих и подгорающих контактов.

Почему же релойно-контакторное управление сдает свои позиции? Эта система управления построена на использовании взаимодействия целого арсенала различных реле, контакторов, выключателей, пускателей и многих других приборов. Для управления сложными

Схема устройства и принцип действия ЭМУ. 1. В обмотку управления поступил слабый сшнал постоянного тока. Он немедленно вызвал появление такою же слабою матигного по-ля. направленного от северною полюса к южному. 2. Во вращающемся якоре появилось слабая ЭДС. под действием которой в короткозамкнутой цепи потек сильный ток. Этот

ток создал мощное поперечное магнитное поле. 3. В обмотке якоря, пересекающей поперечное поле, возникла большая ЭДС и потек ток нагрузки. От протек анич этого тока в якоре создалось магнитное поле, направленное навстречу полю сигнала и стремящееся подавить его. Но здесь вступила в действие компенсационная обмотка, обтекаемая тем же током нагрузки. Она создала магнитное тюле» нейтрализующее вредное действие поля якоря. Таким образом, теперь ничто не мешает усилению.

? KOPOtKO-- ЗАМКНУТАЯ ЦЕПЬ

КОМПЕНСАЦИОННАЯ ОБМОТКА

УСИЛЕННАЯ

мощность.

й