CC BY
7
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1966
Том 145
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫХОДНОЙ ОБМОТКИ НА ЖЕСТКОСТЬ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЕСКОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОМАШИННОГО УСИЛИТЕЛЯ
(БЭМУ)
А. И. СКОРОСПЕШКИН, Э. Н. ПОДБОРСКИЙ, Э. Ф. ОБЕРГАН
является ненадежным в работе, тре-
(Рекомендовано семинаром кафедр электрических машин и общей электротехники.)
В связи с широким развитием электроприводов переменного тока нашли применение коллекторные электромашинные усилители поперечного поля, работающие на переменном токе. Однако в целом коллшторно-щеточный узел бует тщательного ухода и наладки коммутации. В условиях разреженного пространства работа щеточного аппарата связана с дополнительными затруднениями, обусловленными пониженной плотностью воздуха. Этим условиям наиболее полно соответствует применение бесколлек-то р н ых э л е ктром а ш и н н ы х усилителей.
На рис. 1 изображена принципиальная схема
БЭМУ, представляющего собой двухкаскадный одно-якорный усилитель, во «второй ступени которого используется возбуждение от тока якоря первой ступени. Между обмотками разных каскадов отсутствует индуктивная связь. Первый каскад представляет собой трехфазный синхронный генератор, питающий через выпрямитель обмотку возбуждения второго каскада. Второй каскад представляет собой трехфазный синхронный генератор. Отсутствие индуктивной связи достигается разной полюс-ностью обмоток обоих каскадов.
\Л/и
Рис.
Принципиальная схема БЭМУ.
При работе усилителя под нагрузкой представляет определенный интерес зависимость выход: ого напряжения от нагрузки.
При ненасыщенной магнитной системе и отсутствии индуктивной связи обмотки управления с другими цепями напряжение на выходе усилителя при постоянстве сигнала управления равно
0s = És - ¡s Zs - J s ~ Ls rs - j/s Xd..4 (1)
где Es — э. д. с. фаз л при холостом ходе усилителя, Us— выходное фазное напряжение, Is— ток нагрузки,
Zs — полное сопротивление фазы выходной сбмотки, г$ — активное сопротивление фазы, Xds — индуктивное сопротивление выходной обмотки. Выражению (I) ссотьетствует векторная диаграмма, представленная на рис. 2. Из диагра.шл находим
Üs = V£ — 11 {Xas eos у - rs bin — Is rs eos ? ls Xas sin (2)
Из этого выражения видно, что крутизна внешних характеристик БЭМУ определяется как параметрами выходного каскада, так и характером нагрузки. Изменение выходного напряжения в зависимости от величины и характера нагрузки обусловлено влиянием реакции якоря и падением напряжения в активном и реактивном сопротивлениях выходной обмотки статора. Реакция якоря выходного каскада бесколлекторного электромашинного усилителя аналогична реакции якоря синхронного генератора.
При активной нагрузке (coscp—~1) крутизна внешних характеристик будет определяться чтолько параметрами выходной обмотки и уравнение (2) примет вид:
и s - V 1-Л-П-Хк - Is • rs O)
или
Us = VE§ - 11 (.w.H-A s rs, (+)
где Xads — индуктивнее сопротивление реакции якеря выходной обмотки статора, Л^--индуктивнее сопротивление рассеяния
Наибольшее влияние на изменение выходного напряжения оказывает реакция якоря, которая учитывается с помощью сопротивления
. (5,
/<*VÜ'Ps
где ms — число фаз выходной обмотки статора, fs— частота э д. с. на выходе, Ws — число витков в фазе, Ков.з —обмоточный коэффициент, ps — число пар полюсов, D— диаметр расточки статора, 1( — расчетная длина, о' -- расчетный воздушный зазор,
— коэффициент насыщения второго каскада. Синхронные генераторы того же габарита, что и БЭМУ, имеют гораздо больший воздушный зазор, поэтому величина Xaas БЭМУ значительно выше и внешние характеристики бесколлекторного усилителя имеют гораздо большую крутизну по сравнению с последними в синхронных "генераторах.
Выражение (5) показывает, что наиболее эффективным средством для уменьшения Xaas , а тем самым для увеличения жесткости внешних характеристик, является уменьшение числа витков выходной об-
мотки. Следует, однако, отметить, что прямо пропорционально уменьшению числа витков обмотки при том же потоке в машине уменьшается выходное напряжение, а оно должно быть не менее заданной величины.
Рассматривая выражения (5), можно отметить, что изменением обмоточных данных геометрических размеров бесколлекторного элект-ромашинного усилителя невозможно полностью исключить нежелательное влияние н. с. реакции якоря, так как при этом Хааз никогда не удается сделать равным нулю.
НахМи был изготовлен и исследован бесколлекторный электромашинный усилитель с данными:
Ра = 4 кет, гц, п - 3000 об!мин, = 220 в.
При работе усилителя были сняты внешние характеристики, представленные на рис. 2. Полученные характеристики являются крутопадающими и жесткость их неудовлетворительна. Это объясняется тем, что реакция якоря от тока нагрузки сильно ослабляет поток второго
Рис. 2. Векторная ди- Рис. 3. Внешние характеристики БЭМУ с одной парал-аграмма выходного кас- лельной ветвью в выходной обмотке,
када усилителя.
Увеличение жесткости внешних характеристик БЭМУ удалось достичь путем переключения обмотки V?.> в две параллельные ветви. При этом согласно выражению (5) сопротивление Ха^з уменьшилось в четыре раза. Для этого случая на рис. 4 показаны внешние характеристики, полученные экспериментально и расчетом при активной нагрузке.
Для сравнения жесткости внешних характеристик усилителя с одной и двумя параллельными ветвями на рис. 5 построены в относительных единицах внешние характеристики БЭМУ с одной параллельной ветвью в обмотке статора (1) и двумя параллельными ветвями (2). Нетрудно заметить, что жесткость внешней характеристики БЭМУ с двумя параллельными ветвями значительно выше. Следует отметить то обстоятельство, что хотя соединение выходной обмотки в две параллельные ветви значительно увеличивает жесткость внешних харак-
теристик БЭМУ, однако при тех же значениях тока управления выходное напряжение уменьшается вдвое, а снимаемая мощность остается примерно постоянной.
Таким образом, на жесткость внешних характеристик БЭМУ сильно влияют параметры его выходной обмотки, однако изменением их
Рис. 4. Внешние характеристики БЭМУ с двумя параллельными ветвями в выходной обмотке.
Ш
Рис. 5. Внешние характеристики БЭМУ в относительных единицах.
\ — с одной параллельной ветвью в выходной обмотке; 2 — с двумя параллельными ветвями.
в возможных пределах нельзя добиться большой жесткости внешних характеристик. Для существенного увеличения жесткости внешних характеристик необходимо принять специальные меры.
