Виды автоматических систем. Классификация датчиков. Индуктивные измерительные преобразователи, страница 16

- изучить типы конструкций электромашинных усилителей.

- изучить типы конструкций релейных, электронных усилителей

Вопросы, рассматриваемые на лекции

1. Электромашинные усилители.

2. Релейные усилители.

3. Электронные усилители

Электромашинные усилители

Электромашинные усилители применяют в качестве мощного усилительного каскада для управления по цепи якоря электродвигателями постоянного тока, используемыми в качестве исполнительных устройств САУ.

Электромашинные усилители представляют собой генераторы постоянного тока с обмоткой возбуждения, используемой в качестве обмотки управления. Якорь электромашинного усилителя вращается с постоянной скоростью приводным электродвигателем постоянного или переменного тока, который конструктивно объединен с генератором.

Простейший электромашинный усилитель – генератор с независимым возбуждением. Он имеет  небольшой коэффициент усиления по мощности (10-20).

Недостатки - статическая характеристика повторяет по форме петлю гистерезиса материала магнитопровода;  обмотка управления занимает все свободное пространство вокруг полюсов.

Для увеличения коэффициента усиления:  используют скорость вращения приводного двигателя порядка 6000-12000 об/мин;  применяют генераторы с положительной обратной связью по току или по напряжению.

Двухкаскадные электромашинные усилители. Электромашинный усилитель с поперечным полем. Рабочие свойства электромашинного усилителя определяются его внешней характеристикой, представляющей собой зависимость напряжения на выходе усилителя от тока нагрузки при постоянстве частоты вращения и тока в обмотке управления. Так как магнитная система не насыщена, напряжение на выходе усилителя линейно зависит от тока нагрузки. Важный параметр электромашинного усилителя – быстродействие.

Релейные усилители.

Электромагнитные поляризованные реле имеют высокий коэффициент управления, который соответствует в усилителях коэффициенту усиления по мощности. Вследствие резко выраженной нелинейности статической характеристики реле их иногда нельзя использовать в качестве усилителей.

Способы получения линейной статической характеристики двухпозиционного поляризованного реле при сохранении высокого коэффициента усиления по мощности:

1) внешняя вибрационная линеаризация

2) внутренняя вибрационная линеаризация

Преимущества: возможность получения больших выходных мощностей, определяемых предельной мощностью, коммутируемой контактами;  высокий коэффициент усиления по мощности у линеаризованных усилителей до нескольких тысяч;  высокий коэффициент полезного действия как в релейном, так и в вибрационном режимах;  малые габариты и масса, простота конструкции;  достаточно высокое быстродействие;  возможность устранения нелинейности типа «зона нечувствительности».

Недостатки:  существенная нелинейность статических характеристик при работе усилителя в релейном режиме;  ненадежная работа контактов, особенно в условиях тряски, вибраций, действия перегрузок;  высокий уровень создаваемой низкочастотной помехи.

Электронные усилители

В САУ средней и большой мощности электронные усилители используются в качестве предварительных усилителей, обеспечивающих работу оконечного мощного каскада усиления, по принципу действия являющегося магнитным, электромашинным или релейным. То есть, электронные усилители используются для согласования выходного сопротивления датчиков с входным сопротивлением усилителя мощности.

В маломощных САУ электронный усилитель является единственным типом усилителя, так как мощность его выходного сигнала оказывается достаточной для приведения в действие исполнительного устройства.

Классификация  электронных усилителей:

1) по виду применяемого усилительного элемента – ламповые, транзисторные, на туннельных диодах, на микросхемах

2) по диапазону усиливаемых частот - усилители постоянного тока (УПТ), усилители низкой частоты (УНЧ), усилители радио- или промежуточной частоты(УРЧ,УПЧ), усилители сверхвысокой частоты (СВЧ-усилители)

3) по ширине полосы усиливаемых частот – узкополосные,  широкополосные

4) по характеру усиливаемого сигнала – усилители непрерывных и импульсных сигналов

5) по усиливаемой электрической величине - усилители напряжения, тока, мощности

6) по типу нагрузки – резистивные (апериодические), резонансные (избирательные)

7) по числу ступеней усиления – однокаскадные, многокаскадные

8) по способности реагировать на фазу или полярность входного сигнала - однотактные и двухтактные

9) по роду усиливаемых сигналов - усилители постоянного тока и переменного тока

10) по характеру реализации схемы - усилители с сосредоточенными элементами схемы,  усилители на интегральных схемах.

Основные параметры и характеристики электронных усилителей: коэффициент усиления, амплитудно-частотная, фазочастотная, переходная характеристики, искажения формы сигнала, входная и выходная проводимости.

Работа лампового и полупроводникового усилителей во многом подобна. С появлением интегральных микросхем наиболее широкое применение в технике САУ находят полупроводниковые усилители.

Обратная связь в электронных усилителях. Пассивная, специально вводимая, паразитная обратные связи.

Усилители постоянного тока. Усилители переменного тока.

Операционные усилители.

Вопросы для самопроверки

1. С какой целью применяют электромашинные усилители в САУ?

2. Описать конструкции и принцип действия электромашинных усилителей.

3. Какая характеристика электромашинного усилителя называется внешней? Что определяет внешняя характеристика?

4. Перечислить преимущества и недостатки электромашинных усилителей.

5. Перечислить способы линеаризации статической характеристики двухпозиционного поляризованного реле при сохранении высокого коэффициента усиления по мощности.

6. Перечислить преимущества и недостатки релейных усилителей.

7. С какой целью применяют электронные усилители в САУ? Дать классификацию электронных усилителей.

8. Перечислить основные параметры и характеристики электронных усилителей.

9. С какой целью используется обратная связь в электронных усилителях?