مكبرات الصوت الكهروميكانيكية
مكبر الصوت هو جهاز تتحكم فيه إشارة الطاقة المنخفضة (كمية الإدخال) في طاقة عالية نسبيًا (كمية الإخراج). في هذه الحالة ، تكون قيمة الخرج دالة لإشارة الإدخال ويحدث الكسب بسبب طاقة مصدر خارجي.
مكبرات الصوت V للآلات الكهربائية الناتجة (المتحكم فيها) يتم توليد الطاقة الكهربائية من القوة الميكانيكية لمحرك الدفع.
مكبرات الصوت الكهروميكانيكية (EMUs) هي آلات تجميع التيار المستمر.
اعتمادًا على طريقة الإثارة ، يتم تقسيم مضخمات الماكينة الكهربائية إلى مضخمات مجال طولية ومضخمات مجال عرضية.
تتضمن مكبرات الصوت الطولية ، حيث يتم توجيه تدفق الإثارة الرئيسي على طول المحور الطولي للآلة ، ما يلي:
1) مكبر للصوت آلة كهربائية مستقلة ،
2) مكبر للصوت آلة كهربائية ذاتية الإثارة ،
3) مكبرات الصوت ذات الجهازين ،
4) مكبر للصوت آلة كهربائية اثنين من جامع ،
5) مكبرات آلة كهربائية ثنائية وثلاثية المراحل للحقل الطولي
تتضمن مكبرات الصوت المستعرضة ، التي يتم فيها توجيه تدفق الإثارة الرئيسي على طول المحور العرضي للآلة ، ما يلي:
1) مكبرات الصوت الكهروميكانيكية مع خطوة قطرها لفائف المحرك ،
2) مكبرات صوت آلة كهربائية نصف قطرها المحرك ،
3) مكبرات الصوت الكهروميكانيكية بنظام الانقسام المغناطيسي.
كلما انخفضت قوة التحكم في مكبر صوت الآلة الكهربائية ، قل وزن وأبعاد معدات التحكم. لذلك ، فإن السمة الرئيسية هي الربح. التفريق بين كسب الطاقة وكسب التيار وكسب الجهد.
إن كسب الطاقة للمضخم kp هو نسبة قدرة الخرج Pout إلى طاقة الإدخال Pin في عملية ثابتة الحالة:
kp = Poutput / Pvx
كسب الجهد:
kti = Uout / Uin
حيث Uout هو جهد دائرة الإخراج ؛ - جهد دارة الإدخال.
الكسب الحالي ki نسبة تيار دائرة الإخراج لمضخم خرج Az إلى تيار دائرة الإدخال Azv:
ki = أنا بالخارج / Azv
ويترتب على ما قيل أن مكبرات الصوت للآلة الكهربائية يمكن أن يكون لها مكاسب عالية بما يكفي من الطاقة (103-105). لا يقل أهمية عن مكبر الصوت أداءه ، الذي يتميز بالثوابت الزمنية لداراته.
إنها تهدف إلى الحصول على كسب طاقة عالي وسرعة استجابة عالية من مضخم آلة كهربائية ، أي أصغر ثوابت زمنية ممكنة.
في أنظمة التحكم الأوتوماتيكي ، تُستخدم مكبرات الصوت للآلة الكهربائية كمضخمات للطاقة وتعمل بشكل أساسي في أوضاع عابرة تحدث خلالها أحمال زائدة كبيرة للتيار. لذلك ، فإن أحد متطلبات مكبر صوت الآلة الكهربائية هو قدرة التحميل الزائد الجيدة.
تعد الموثوقية واستقرار التشغيل من بين أهم المتطلبات لمكبر صوت الآلة الكهربائية.
يجب أن تكون مكبرات صوت الآلات الكهربائية المستخدمة في الطائرات ومنشآت النقل صغيرة وخفيفة قدر الإمكان.
في الصناعة ، الأكثر استخدامًا هو مكبر صوت مستقل للآلة ، ومضخم آلة ذاتي الإثارة ، ومضخم آلة ذات قطر متقاطع.
لا يتجاوز عامل تضخيم الطاقة لوحدة EMU المستقلة 100. لزيادة عامل تضخيم الطاقة في وحدة التحكم الإلكترونية ، تم إنشاء مكبرات صوت آلية كهربائية ذاتية الإثارة.
يختلف EMU الهيكلي مع الإثارة الذاتية (EMUS) عن وحدة التحكم الإلكترونية المستقلة فقط من حيث أن ملف الإثارة الذاتية يتم وضعه على أعمدة الإثارة الخاصة به بشكل محوري مع لفات التحكم ، والتي يتم توصيلها بالتوازي مع ملف المحرك أو بالتسلسل معها.
تستخدم مكبرات الصوت هذه بشكل أساسي لتشغيل ملف الإثارة للمولد في نظام محرك المولد ، وفي هذه الحالة يتم تحديد مدة الانتقال بواسطة ثابت الوقت للمولد.
على عكس وحدات EMU المستقلة ووحدات EMU ذات الإثارة الذاتية (EMUS) ، حيث يكون تدفق الإثارة الرئيسي هو التدفق المغناطيسي الطولي الموجه على طول أقطاب الإثارة ، في وحدات EMU ذات المجال العرضي ، يكون تدفق الإثارة الرئيسي هو التدفق العرضي من تفاعل المحرك.
أهم خاصية ثابتة لوحدة التحكم الإلكترونية عبر الحقول هي عامل كسب القدرة. يتم الحصول على ربح كبير بسبب حقيقة أن EMU عبر المجال هو مضخم على مرحلتين. المرحلة الأولى من التضخيم: ملف التحكم قصير الدائرة في الفرش المستعرضة.المرحلة الثانية: سلسلة قصيرة الدائرة من الفرش المستعرضة - سلسلة الإخراج للفرش الطولية. لذلك ، فإن إجمالي كسب الطاقة هو kp = kp1kp2 ، حيث kp1 هو كسب المرحلة الأولى ؛ kp2 - عامل التضخيم للمرحلة الثانية.
عند استخدام مكبرات الصوت للآلات الكهربائية في أنظمة التحكم الأوتوماتيكية المغلقة (المثبتات ، والمنظمين ، وأنظمة التتبع) ، يجب أن تكون الآلة قليلة التعويض قليلاً (k = 0.97 ÷ 0.99) ، لأنه في حالة التعويض الزائد في النظام أثناء العمل ، سيحدث اضطراب خاطئ تحدث بسبب ملف تعويض MS المتبقي ، والذي سيؤدي إلى حدوث تذبذبات ذاتية في النظام.
يتناسب كسب الطاقة الإجمالي للحقل العرضي EMU مع القوة الرابعة لسرعة دوران المحرك ، والموصلية المغناطيسية على طول المحاور العرضية والطولية ، ويعتمد على نسبة مقاومة لفات الآلة والحمل.
ويترتب على ذلك أن مكبر الصوت سيكون له كسب طاقة أعلى ، ودائرة مغناطيسية أقل تشبعًا وسرعة دوران أعلى. من المستحيل زيادة سرعة الدوران بشكل مفرط ، لأن تأثير تبديل التيارات يبدأ في الزيادة بشكل كبير. لذلك ، مع الزيادة المفرطة في السرعة بسبب زيادة تيارات التبديل ، لن يزداد كسب الطاقة وقد ينخفض.
تطبيق مكبرات الصوت للآلة الكهربائية
يتم إنتاج مضخمات الآلات الكهربائية بكميات كبيرة وتستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحكم الآلي والمحركات الكهربائية الآلية.في أنظمة محركات المولد ، يكون المولد ، وغالبًا ما يكون المثير ، عبارة عن مكبرات صوت مستقلة للآلة الكهربائية متصلة في سلسلة. الأكثر شيوعًا هي مكبرات الصوت الكهربائية ذات المجال المستعرض. تتمتع مكبرات الصوت هذه بعدد من المزايا ، أهمها:
1) مكاسب عالية للطاقة.
2) طاقة إدخال منخفضة ،
3) السرعة الكافية ، أي الثوابت الزمنية الصغيرة لدارات مكبر الصوت. زمن ارتفاع الجهد من الصفر إلى القيمة الاسمية للمكبرات الصناعية بقوة 1-5 كيلو واط هي 0.05-0.1 ثانية ،
4) الموثوقية الكافية والمتانة والحدود الواسعة لتغير الطاقة ،
5) إمكانية تغيير الخصائص عن طريق تغيير درجة التعويض مما يجعل من الممكن الحصول على الخصائص الخارجية اللازمة.
تشمل عيوب مكبرات الصوت الكهربائية ما يلي:
1) أبعاد ووزن كبير نسبيًا مقارنة بمولدات التيار المستمر بنفس الطاقة ، حيث يتم استخدام دائرة مغناطيسية غير مشبعة للحصول على مكاسب كبيرة ،
2) وجود إجهاد متبقي بسبب التخلف. EMF المستحث في المحرك عن طريق التدفق المتبقي المغناطيسية، يشوه الاعتماد الخطي لجهد الخرج على إشارة الإدخال في منطقة الإشارات الصغيرة وينتهك تفرد اعتماد معلمات خرج مكبرات الصوت للآلة الكهربائية على المدخلات عند تغيير قطبية إشارة الإدخال ، نظرًا لأن تدفق المغناطيسية المتبقية مع قطبية ثابتة للإشارة سيزيد من تدفق التحكم ، وعندما تتغير قطبية الإشارة ، فإنه يقلل من تدفق التحكم.
بالإضافة إلى ذلك ، تحت تأثير EMF المتبقي لمضخم آلة كهربائية يعمل في وضع التعويض الزائد ، مع مقاومة منخفضة للحمل وإشارة دخل صفرية ، يمكن أن يثير نفسه ويفقد القدرة على التحكم. يتم تفسير هذه الظاهرة من خلال زيادة لا يمكن السيطرة عليها في التدفق المغناطيسي الطولي للآلة ، والتي تساوي مبدئيًا تدفق المغناطيسية المتبقية ، بسبب الحركة الدافعة للملف التعويضي.
من أجل تحييد التأثير الضار لتدفق المغناطيسية المتبقية في مضخم الجهاز الكهربائي ، يتم إجراء إزالة المغناطيسية بالتيار المتناوب ، ويتم وضع مكبرات الصوت للآلات الكهربائية نفسها في أنظمة أوتوماتيكية إلى حد ما بشكل غير كافٍ.
وتجدر الإشارة إلى أنه مع إدخال محولات أشباه الموصلات ، تم تقليل استخدام مكبرات الصوت للآلة الكهربائية في نظام الدفع الكهربائي لمكبر الصوت (المولد) لآلة كهربائية - تم تقليل المحرك بشكل كبير.
