Электромеханические усилители

Такие усилители, называемые чаще всего электромашинными усилителями (ЭМУ), предназначены для систем автоматизированного электропривода для управления работой двигателей постоянного тока, в том числе и тяговых двигателей локомотивов. Конструктивно ЭМУ представляют собой электрические машины, приводимые во вращение асинхронными двигателями или двигателями внутреннего сгорания, и фактически они являются генераторами постоянного тока.

Самым простейшим ЭМУ является генератор постоянного тока (ГПТ) с независимой обмоткой возбуждения (рис. 3.9, а). Входным параметром подобного усилителя является ток управления (I_у) в обмотке возбуждения ОВ, (w_у – количество витков этой обмотки), а выходной величиной ток в нагрузке, подключенной к якорю генератора, и протекающий под действием вырабатываемой генератором э.д.с. – Е. Коэффициент усиления такого усилителя невысок и составляет k ≤ 100, но его можно увеличить, если использовать дополнительную обмотку возбуждения, подключенную параллельно якорю так, чтобы её магнитный поток Ф_ос по направлениюсовпал с магнитным потоком Ф_у (рис 3.9, б).

Рис. 3.9. Генератор постоянного тока:
а – с независимой обмоткой возбуждения; б – с параллельной обмоткой возбуждения

При этом суммарный поток увеличивается. Здесь параллельная обмотка возбуждения выполняет функцию элемента положительной обратной связи, за счет чего коэффициент усиления возрастает и может достигать k = 1000.

В большинстве же случаев в качестве подобных усилителей используют специальные ЭМУ с поперечным магнитным полем (рис 3.10), представляющие собой совокупность ГПТ с короткозамкнутым якорем и несколькими обмотками возбуждения.

Рис. 3.10. Электромашинный усилитель с поперечным магнитным полем

В конструкции такого генератора используются две пары щеток, расположенные перпендикулярно друг другу и при этом одна пара щеток закорочена. Это приводит к появлению в цепи якоря максимального тока короткого замыкания I_к, который создает поперечное магнитное поле Ф_пп в генераторе очень большой величины. В результате в якоре вырабатывается максимальная величина э.д.с. – Е, и выходной ток I_н, поступающий в нагрузку, значительно возрастает. Кроме этого, в цепи якоря и нагрузки включена специальная компенсационная обмотка w_к, величину магнитного потока Ф_к которой можно изменять с помощью параллельно подключенного реостата R_ш. Эта обмотка предназначена для компенсации продольного магнитного потока Ф_пд, создаваемого в якоре большим током нагрузки, и тем самым управлять внешней характеристикой ЭМУ в зависимости от величины этой нагрузки, устанавливая в ней оптимальный ток. Коэффициент усиления таких ЭМУ может достигать значения k = 10000.

Заметим, что источником питания рассмотренных ЭМУ является механическая энергия, приложенная к вращающемуся якорю (w) .