является коэффициент усиления мощности, равный отношению выходной электрической мощности Р2 к мощности управления Ру:

(9.1)

Важное требование к системе регулирования - наименьшее время передачи сигнала управления, но ЭМУ обладает электромагнитной инерцией, обусловленной потоком возбуждения. Быстродействие ЭМУ определяется электромагнитными постоянными времени обмоток:

T=LjR, (9.2)

где L и R - индуктивность и активное сопротивление обмоток управления. С увеличением коэффициента усиления возрастает также и постоянная времени усилителя. Сопоставляют усилители с различным ky и Т по коэффициенту добротности

(9.3)

Рис. 9.1. Схема электромашинного усилителя с продольным полем (а) и его характеристика холостого хода (б)

и называют их одноступенчатыми. В многоступенчатых усилителях происходит последовательное многократное усиление мощности. По способу возбуждения различают ЭМУ с продольным и поперечным потоком. В усилителях продольного поля основной поток возбуждения направлен по продольной оси машины. Конструктивно одноступенчатый ЭМУ с продольным потоком (рис. 9.1, а) представляет собой генератор параллельного возбуждения, имеющий одну обмотку независимого возбуждения, которую называют обмоткой управления (ОУ). Цепь самовозбуждения ЭМУ с обмоткой самовозбуждения (ОС) в настроенном состоянии имеет сопротивление, равное критическому или несколько превышающее его по условию возникновения процесса самовозбуждения. При этом напряжение на выходе усилителя, как генератора с самовозбуждением, равно нулю, так как вольт-амперная характеристика 2 пересекает характеристику холостого хода 1 в начале координат (рис. 9.1, б). Если в обмотке управления ОУ пропустить некоторый ток /у, то под действием ее

характеристики

н. с. генератор быстро самовозбудится до точки А х. х. При этом прямая займет положение 2.

Электромашинные усилители с поперечным полем самые распространенные, их изготовляют обычно с неявновыраженными полюсами с 2р = 2. В обычной машине постоянного тока поперечная реакция якоря искажает поле главных полюсов и часто нарушает коммутацию, поэтому принимаются меры для ослабления попереч-

йой реакции якоря. В ЭМУ с поперечным полем поперечный поток реакции якоря используется для получения э. д. с. Для этой цели на коллекторе помещают дополнительную пару вертикальных щеток 2, ось которых перпендикулярна оси основных горизонтальных щеток 1 (рис. 9.2). После подачи входных сигналов на обмотки управления токи этих обмоток /у создают н. с. и поток Фу, который действует в направлении поперек оси короткозамкнутых щеток 1. При пересечении этого относительно небольшого потока в обмотке якоря индуктируется э. д. с, под действием которой создается ток /кз- Это является первой ступенью усиления, что по существу пред-

Рис. 9.2. Схема соединения обмоток Рис. 9.3. Внешние харак-

ЭМУ с поперечным потоком теристики ЭМУ

ставляет собой генератор независимого возбуждения, работающий в режиме к. з. Ток /кз создает поперечный поток реакции якоря Фд, который направлен вдоль оси горизонтальных щеток / и перпендикулярно к оси вертикальных щеток 2. Под действием потока Фд в обмотке якоря наводится э. д. с, приложенная между щетками 2. Если к этим щеткам подключена нагрузка, то в цепи вертикальных эдеток / возникает ток нагрузки /. Следовательно, вторая ступень усиления ЭМУ - цепи поперечных и продольных щеток. Ток нагрузки / создает продольный поток реакции якоря Ф<г, направление которого совпадает с осью вертикальных щеток 2 и является встречным по отношению к потоку Фу обмотки управления. Если не принять мер по компенсации потока Фа, машина окажется размагниченной и неработоспособной. Поэтому в станину ЭМУ обязательно укладывают компенсационную обмотку, поток которой Фк направлен навстречу потоку ФА. Точную настройку компенсации осуществляют реостатом гк, включенным параллельно компенсационной -обмотке. Для улучшения коммутации над вертикальными щетками 2, через которые проходит ток нагрузки /, устанавливаются дополнительные полюсы.

Ввиду того, что магнитная цепь усилителя ненасыщена, напряжение U является линейной функцией тока нагрузки /, т. е. внешняя характеристика ЭМУ представляет собой прямую линию (рис. 9.3). При недокомпенсации реакции якоря при увеличении нагрузки напряжение усилителя падает (кривая /). При полной компенсации напряжение ЭМУ изменяется незначительно, только за счет изменения падения напряжения иа якоре (кривая 2). При значительной перекомпенсации (кривая 3) возможно самовозбуждение усилителя, т. е. произвольный рост напряжения при постоянстве тока в обмотке управления. Общий коэффициент усиления ЭМУ с поперечным полем находится в пределах 2000-10 000, но иногда достигает 100 000.

§ 9.2. Машины постоянного тока с беспазовым якорем

Современные системы автоматического регулирования предъявляют к исполнительным двигателям постоянного тока жесткие требования: быстродействие, максимальная точность регулирования частоты вращения, высокая коммутационная надежность. В последнее время появились двигатели, у которых- обмотку якоря располагают не в пазах, а непосредственно на сердечнике якоря. Машины с гладкими якорями обладают следующими особенностями: обмотка якоря имеет относительно меньшую индуктивность, чем обмотка, размещенная в пазах; отсутствие зубцов дает возможность значительно повысить магнитную индукцию в

воздушном зазоре. Уменьшение индуктивности обмоток снижает реактивную э. д. с. в коммутируемых секциях. Наличие относительно большого немагнитного участка магнитной цепи машины уменьшает реакцию якоря, поэтому двигатели с гладким якорем имеют прямолинейные устойчивые характеристики частоты вращения и прямолинейную зависимость момента от тока якоря даже при больших перегрузках. Кроме того, вследствие отсутствия зубцов в двигателе практически отсутствуют пульсации основного магнитного потока, что очень важно при эксплуатации электродвигателя. Целесообразность применения гладкого якоря обусловлена в машинах малой мощности улучшением их характеристик, а в машинах большой мощности обеспечением достаточной коммутационной на-

Рис. 9.4. Гладкий якорь с пластмассовыми сегментами до укладки обмотки