電気機械増幅器

アンプは、低電力信号 (入力量) が比較的高い電力 (出力量) を制御するデバイスです。この場合、出力値は入力信号の関数であり、ゲインは外部ソースのエネルギーによって発生します。

電気機械の V アンプは、駆動モーターの機械動力から生成された (制御された) 電力を出力します。

電気機械増幅器 (EMU) は、DC コレクタ マシンです。

励起方法に応じて、電気機械増幅器は縦磁界増幅器と横磁界増幅器に分けられます。

主励起磁束が機械の長手方向軸に沿って方向付けられる縦方向磁場増幅器には、次のものがあります。

1) 独立した電気機械アンプ、

2) 自励式電機増幅器、

3) 2 台のアンプ、

4) 2コレクタ電気機械増幅器、

5) 縦磁界の 2 段および 3 段電気機械増幅器

主励起磁束が機械の横軸に沿って方向付けられる横磁界増幅器には、次のものがあります。

1) 電機子巻線の直径ピッチを備えた電気機械増幅器、

2) 半径アーマチュアピッチ電気機械増幅器、

3) 分割磁気システムを備えた電気機械増幅器。

電気機械増幅器の制御能力が低いほど、制御機器の重量と寸法は小さくなります。したがって、主な特徴は利益です。電力ゲイン、電流ゲイン、電圧ゲインを区別します。

アンプのパワーゲイン kp は、定常状態動作における出力パワー Pout と入力パワー Pin の比です。

kp = 出力 / Pvx

電圧利得:

kti = Uout / Uin

ここで、Uout は出力回路電圧です。 — 入力回路電圧。

電流ゲイン ki Az 出力アンプの出力回路の電流と入力回路の電流 Azv の比：

ki = 外にいる私 / Azv

これまで述べてきたことから、電気機械の増幅器は十分に高い電力利得を得ることができるということになります (103 — 105)。アンプにとって同様に重要なのは、回路の時定数によって特徴付けられるその性能です。

彼らは、電気機械増幅器から高い電力利得と高い応答速度を得ることを目的としています。可能な限り最小の時定数。

自動制御システムでは、電気機械増幅器は電力増幅器として使用され、主に重大な電流過負荷が発生する過渡モードで動作します。したがって、電気機械アンプの要件の 1 つは、優れた過負荷容量です。

動作の信頼性と安定性は、電気機械用アンプにとって最も重要な要件の 1 つです。

航空機や輸送設備で使用される電気機械の増幅器は、可能な限り小型で軽量である必要があります。

産業界で最も広く使用されているのは、独立マシンアンプ、自励マシンアンプ、およびステップ直径クロスフィールドマシンアンプです。

独立した EMU の電力増幅率は 100 を超えません。EMU の電力増幅率を高めるために、自励式電気機械増幅器が作成されました。

自励式構造 EMU (EMUS) は、自励巻線が制御巻線と同軸の励磁極に配置され、電機子巻線と並列または直列に接続されている点のみが独立 EMU と異なります。

このような増幅器は主に、発電機 - モーター システムの発電機の励磁巻線に電力を供給するために使用され、この場合、過渡現象の継続時間は発電機の時定数によって決まります。

独立 EMU や自励式 EMU (EMUS) では、主励磁磁束が励磁極に沿って向かう縦方向の磁束であるのに対し、横磁界 EMU では主励磁磁束は電機子反力からの横磁束になります。

クロスフィールド EMU の最も重要な静特性は電力利得係数です。クロスフィールド EMU が 2 段アンプであるため、大きなゲインが得られます。増幅の第 1 段階: 制御コイルが横ブラシに短絡されます。第 2 段階: 横ブラシの短絡チェーン - 縦ブラシの出力チェーン。したがって、総電力利得は kp = kp1kp2 となります。ここで、kp1 は第 1 段の利得です。 kp2 — 第 2 ステージの増幅率。

閉じた自動制御システム (スタビライザー、レギュレーター、トラッキング システム) で電気機械のアンプを使用する場合、機械はわずかに不足補償 (k = 0.97 ÷ 0.99) する必要があります。これは、動作中にシステムが過補償になった場合、誤った外乱が発生してしまうためです。残留ms補償コイルが原因で発生し、システム内での自己発振の発生につながります。

横磁界 EMU の全体的な電力利得は、電機子の回転速度、横軸および縦軸に沿った磁気伝導率の 4 乗に比例し、機械巻線と負荷の抵抗の比に依存します。

したがって、アンプの電力利得が高く、磁気回路の飽和が少なく、回転速度が高くなります。スイッチング電流の影響が大きくなり始めるため、回転速度を上げすぎることはできません。したがって、スイッチング電流の増加により速度が過度に増加すると、電力利得は増加せず、むしろ減少する可能性があります。

電気機械増幅器の応用

電気機械のアンプは大量生産されており、自動制御システムや自動電気駆動装置で広く使用されています。発電機 - 電動機システムでは、発電機、および多くの場合励磁機は、本質的にはカスケード接続された独立した電気機械増幅器です。最も一般的なのは横電界電気増幅器です。これらのアンプには多くの利点があり、主な利点は次のとおりです。

1) 高い電力利得。

2) 低入力電力、

３）十分な速度、すなわち増幅回路の時定数が小さい。出力 1 ～ 5 kW の産業用アンプのゼロから公称値までの電圧上昇時間は 0.05 ～ 0.1 秒です。

4) 十分な信頼性、耐久性、および電力変動の広い制限、

5) 補償量を変えることで特性を変えることができ、必要な外部特性を得ることができます。

電気機械増幅器の欠点は次のとおりです。

1) 大きな利得を得るために不飽和磁気回路が使用されているため、同じ出力の直流発電機と比較して寸法と重量が比較的大きく、

2) ヒステリシスによる残留応力の存在。残留磁束によってアーマチュアに誘起されるEMF 磁気、小信号の領域で入力信号に対する出力電圧の線形依存性を歪め、入力信号の極性を変更するときに電気機械の増幅器の出力パラメータの入力パラメータへの依存性の一意性を侵害します。信号の極性が一定の残留磁気の磁束は制御流量を増加させ、信号の極性が変化すると制御流量は減少するためです。

さらに、負荷抵抗が低く入力信号がゼロの過補償モードで動作する電気機械アンプの残留EMFの影響下で、アンプが自励励起して制御性を失う可能性があります。この現象は、補償コイルの駆動作用により、最初は残留磁束に等しい機械の縦方向磁束が制御不能に増加することによって説明されます。

電気機械の増幅器における残留磁気の流れの悪影響を中和するために、交流消磁が実行され、電気機械の増幅器自体の自動システムへの設置がやや不十分である。

半導体コンバータの導入により、電気機械（エンジン）の増幅器（発電機）の電気駆動システムにおける電気機械増幅器の使用が大幅に減少したことに留意すべきである。