इलेक्ट्रोमेकॅनिकल अॅम्प्लीफायर्स

अॅम्प्लिफायर हे असे उपकरण आहे ज्यामध्ये कमी पॉवर सिग्नल (इनपुट मात्रा) तुलनेने उच्च पॉवर (आउटपुट प्रमाण) नियंत्रित करते. या प्रकरणात, आउटपुट मूल्य हे इनपुट सिग्नलचे कार्य आहे आणि बाह्य स्त्रोताच्या उर्जेमुळे लाभ होतो.

इलेक्ट्रिक मशीन्सचे व्ही अॅम्प्लीफायर्स आउटपुट (नियंत्रित) इलेक्ट्रिकल पॉवर ड्राइव्ह मोटरच्या यांत्रिक शक्तीपासून तयार होते.

इलेक्ट्रोमेकॅनिकल अॅम्प्लीफायर्स (EMUs) ही DC कलेक्टर मशीन आहेत.

उत्तेजनाच्या पद्धतीनुसार, इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्स अनुदैर्ध्य फील्ड अॅम्प्लिफायर्स आणि ट्रान्सव्हर्स फील्ड अॅम्प्लीफायर्समध्ये विभागले जातात.

अनुदैर्ध्य फील्ड अॅम्प्लीफायर्स, जेथे मुख्य उत्तेजना प्रवाह मशीनच्या रेखांशाच्या अक्षावर निर्देशित केला जातो, त्यात समाविष्ट आहे:

1) स्वतंत्र इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायर,

2) स्वयं-उत्तेजित इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायर,

३) दोन-मशीन अॅम्प्लीफायर,

4) दोन-कलेक्टर इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायर,

5) अनुदैर्ध्य क्षेत्राचे दोन- आणि तीन-चरण इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्स

ट्रान्सव्हर्स फील्ड अॅम्प्लीफायर्स, ज्यामध्ये मुख्य उत्तेजना प्रवाह मशीनच्या ट्रान्सव्हर्स अक्षावर निर्देशित केला जातो, त्यात समाविष्ट आहे:

1) आर्मेचर विंडिंगच्या डायमेट्रल पिचसह इलेक्ट्रोमेकॅनिकल अॅम्प्लीफायर्स,

2) अर्ध-व्यास आर्मेचर पिच इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्स,

3) विभाजित चुंबकीय प्रणालीसह इलेक्ट्रोमेकॅनिकल अॅम्प्लीफायर्स.

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायरची नियंत्रण शक्ती जितकी कमी असेल तितकी नियंत्रण उपकरणांचे वजन आणि परिमाण कमी. म्हणून, मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे नफा. पॉवर गेन, करंट गेन आणि व्होल्टेज गेन यातील फरक करा.

अॅम्प्लिफायरचा पॉवर गेन kp हे स्थिर-स्थितीत ऑपरेशनमध्ये इनपुट पॉवर पिन आणि आउटपुट पॉवर पॉउटचे गुणोत्तर आहे:

kp = Poutput / Pvx

व्होल्टेज वाढणे:

kti = Uout / Uin

जेथे Uout आउटपुट सर्किट व्होल्टेज आहे; - इनपुट सर्किट व्होल्टेज.

वर्तमान लाभ की Az आउटपुट अॅम्प्लिफायरच्या आउटपुट सर्किटच्या वर्तमान आणि इनपुट सर्किट Azv च्या वर्तमानाचे गुणोत्तर:

ki = मी बाहेर / Azv

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायरमध्ये पुरेसा उच्च पॉवर गेन (103 - 105) असू शकतो असे सांगितले गेले आहे. अॅम्प्लीफायरसाठी तितकेच महत्त्वाचे म्हणजे त्याचे कार्यप्रदर्शन, त्याच्या सर्किट्सच्या वेळ स्थिरांकांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत.

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायरकडून उच्च पॉवर गेन आणि उच्च प्रतिसाद गती प्राप्त करण्याचे त्यांचे उद्दिष्ट आहे, उदा. सर्वात लहान संभाव्य वेळ स्थिरांक.

ऑटोमॅटिक कंट्रोल सिस्टममध्ये, इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्सचा वापर पॉवर अॅम्प्लिफायर म्हणून केला जातो आणि ते प्रामुख्याने क्षणिक मोडमध्ये कार्य करतात ज्या दरम्यान महत्त्वपूर्ण वर्तमान ओव्हरलोड होतात. म्हणून, इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायरसाठी आवश्यक असलेली एक चांगली ओव्हरलोड क्षमता आहे.

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायरसाठी ऑपरेशनची विश्वासार्हता आणि स्थिरता ही सर्वात महत्त्वाची आवश्यकता आहे.

विमान आणि वाहतूक प्रतिष्ठापनांवर वापरलेले इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर शक्य तितके लहान आणि हलके असावेत.

उद्योगात, स्वतंत्र मशीन अॅम्प्लीफायर, सेल्फ-एक्सायटेड मशीन अॅम्प्लिफायर आणि स्टेप-डायमीटर क्रॉस-फील्ड मशीन अॅम्प्लिफायर हे सर्वात जास्त वापरले जातात.

स्वतंत्र EMU चे पॉवर अॅम्प्लीफिकेशन फॅक्टर 100 पेक्षा जास्त नाही. EMU चे पॉवर अॅम्प्लीफिकेशन फॅक्टर वाढवण्यासाठी, सेल्फ-एक्साइटेड इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्स तयार केले गेले.

सेल्फ-एक्सिटेशन (EMUS) असलेले स्ट्रक्चरल EMU स्वतंत्र EMU पेक्षा वेगळे असते फक्त त्यात स्व-उत्तेजनाचे वळण त्याच्या उत्तेजनाच्या खांबावर कंट्रोल विंडिंग्सच्या सहाय्याने समांतरपणे ठेवलेले असते, जे आर्मेचर वळणाच्या समांतर किंवा त्याच्याशी मालिकेत जोडलेले असते.

अशा अॅम्प्लीफायर्सचा वापर प्रामुख्याने जनरेटर-मोटर सिस्टीममध्ये जनरेटरच्या उत्तेजना विंडिंगला शक्ती देण्यासाठी केला जातो आणि या प्रकरणात क्षणिक कालावधी जनरेटरच्या वेळेच्या स्थिरतेनुसार निर्धारित केला जातो.

स्वतंत्र EMUs आणि स्व-उत्तेजित EMUs (EMUS) च्या विपरीत, जेथे मुख्य उत्तेजित प्रवाह हा उत्तेजित ध्रुवांच्या बाजूने निर्देशित केलेला अनुदैर्ध्य चुंबकीय प्रवाह असतो, ट्रान्सव्हर्स फील्ड EMUs मध्ये, मुख्य उत्तेजना प्रवाह आर्मेचर प्रतिक्रियेतील ट्रान्सव्हर्स फ्लक्स असतो.

क्रॉस-फील्ड EMU चे सर्वात महत्वाचे स्थिर वैशिष्ट्य म्हणजे पॉवर गेन फॅक्टर. क्रॉस-फील्ड ईएमयू दोन-स्टेज अॅम्प्लिफायर आहे या वस्तुस्थितीमुळे मोठा फायदा प्राप्त होतो. अॅम्प्लीफिकेशनचा पहिला टप्पा: कंट्रोल कॉइल ट्रान्सव्हर्स ब्रशेसवर शॉर्ट सर्किट केली जाते.दुसरा टप्पा: ट्रान्सव्हर्स ब्रशेसची शॉर्ट-सर्किट साखळी - अनुदैर्ध्य ब्रशेसची आउटपुट साखळी. म्हणून, एकूण पॉवर गेन kp = kp1kp2 आहे, जेथे kp1 हा पहिल्या टप्प्याचा फायदा आहे; kp2 - दुसऱ्या टप्प्याचा प्रवर्धन घटक.

बंद स्वयंचलित नियंत्रण प्रणाली (स्टेबिलायझर्स, रेग्युलेटर, ट्रॅकिंग सिस्टम) मध्ये इलेक्ट्रिक मशीनचे अॅम्प्लीफायर वापरताना, मशीनची थोडी कमी भरपाई केली पाहिजे (k = 0.97 ÷ 0.99), कारण कामाच्या वेळी सिस्टममध्ये जास्त नुकसान भरपाई झाल्यास, चुकीचा त्रास होईल. अवशिष्ट m.s. भरपाई कॉइलमुळे उद्भवते, ज्यामुळे सिस्टममध्ये स्वयं-दोलन होण्यास कारणीभूत ठरेल.

ट्रान्सव्हर्स फील्ड EMU चा एकूण पॉवर गेन आर्मेचर रोटेशन स्पीडच्या चौथ्या पॉवरच्या प्रमाणात आहे, ट्रान्सव्हर्स आणि रेखांशाचा अक्षांसह चुंबकीय चालकता आणि मशीनच्या विंडिंग्स आणि लोडच्या प्रतिरोधकतेच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असते.

हे खालीलप्रमाणे आहे की अॅम्प्लीफायरला उच्च शक्ती प्राप्त होईल, कमी संतृप्त चुंबकीय सर्किट आणि त्याच्या रोटेशनचा वेग जास्त असेल. रोटेशनल गती जास्त प्रमाणात वाढवणे अशक्य आहे, कारण स्विचिंग करंट्सचा प्रभाव लक्षणीय वाढू लागतो. म्हणून, स्विचिंग करंट्समध्ये वाढ झाल्यामुळे वेगात जास्त वाढ झाल्यास, पॉवर गेन वाढणार नाही आणि कमी देखील होऊ शकतो.

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्सचा वापर

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्स मोठ्या प्रमाणावर उत्पादित केले जातात आणि स्वयंचलित नियंत्रण प्रणाली आणि स्वयंचलित इलेक्ट्रिक ड्राइव्हमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.जनरेटर-मोटर सिस्टीममध्ये, जनरेटर आणि अनेकदा उत्तेजक, मूलत: स्वतंत्र इलेक्ट्रिकल मशीन अॅम्प्लीफायर असतात जे कॅस्केडमध्ये जोडलेले असतात. सर्वात सामान्य ट्रान्सव्हर्स फील्ड इलेक्ट्रिक एम्पलीफायर्स आहेत. या अॅम्प्लीफायर्सचे अनेक फायदे आहेत, मुख्य म्हणजे:

1) उच्च शक्ती वाढणे.

२) कमी इनपुट पॉवर,

3) पुरेसा वेग, म्हणजेच अॅम्प्लीफायर सर्किट्सचे लहान वेळ स्थिरांक. 1-5 kW ची शक्ती असलेल्या औद्योगिक अॅम्प्लीफायरसाठी शून्य ते नाममात्र मूल्यापर्यंत व्होल्टेज वाढण्याची वेळ 0.05-0.1 सेकंद आहे,

4) पुरेशी विश्वासार्हता, टिकाऊपणा आणि उर्जा भिन्नतेच्या विस्तृत मर्यादा,

5) भरपाईची डिग्री बदलून वैशिष्ट्ये बदलण्याची शक्यता, ज्यामुळे आवश्यक बाह्य वैशिष्ट्ये प्राप्त करणे शक्य होते.

इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लिफायर्सच्या तोट्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

1) समान शक्तीच्या DC जनरेटरच्या तुलनेत तुलनेने मोठे परिमाण आणि वजन, कारण मोठे नफा मिळविण्यासाठी असंतृप्त चुंबकीय सर्किट वापरला जातो,

2) हिस्टेरेसिसमुळे अवशिष्ट तणावाची उपस्थिती. EMF अवशिष्ट प्रवाहाद्वारे आर्मेचरमध्ये प्रेरित होते चुंबकत्व, लहान सिग्नलच्या क्षेत्रामध्ये इनपुट सिग्नलवरील आउटपुट व्होल्टेजची रेखीय अवलंबित्व विकृत करते आणि इनपुट सिग्नलची ध्रुवीयता बदलताना इनपुटवरील इलेक्ट्रिक मशीनच्या अॅम्प्लीफायर्सच्या आउटपुट पॅरामीटर्सच्या अवलंबनाच्या विशिष्टतेचे उल्लंघन करते, सिग्नलच्या स्थिर ध्रुवीयतेसह अवशिष्ट चुंबकत्वाच्या प्रवाहामुळे नियंत्रण प्रवाह वाढतो आणि जेव्हा सिग्नलची ध्रुवीयता बदलली तेव्हा नियंत्रण प्रवाह कमी होतो.

याव्यतिरिक्त, कमी लोड प्रतिरोध आणि शून्य इनपुट सिग्नलसह ओव्हर कॉम्पेन्सेशन मोडमध्ये कार्यरत इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायरच्या अवशिष्ट ईएमएफच्या प्रभावाखाली, ते स्वत: ची उत्तेजित होऊ शकते आणि नियंत्रणक्षमता गमावू शकते. या घटनेचे स्पष्टीकरण मशीनच्या अनुदैर्ध्य चुंबकीय प्रवाहात अनियंत्रित वाढीद्वारे केले जाते, जे सुरुवातीला अवशिष्ट चुंबकत्व प्रवाहाच्या बरोबरीचे असते, भरपाई देणाऱ्या कॉइलच्या ड्रायव्हिंग क्रियेमुळे.

इलेक्ट्रिक मशीनच्या अॅम्प्लीफायरमध्ये अवशिष्ट चुंबकत्वाच्या प्रवाहाच्या हानिकारक प्रभावाला तटस्थ करण्यासाठी, पर्यायी वर्तमान डीमॅग्नेटिझेशन केले जाते आणि इलेक्ट्रिक मशीन्सचे अॅम्प्लीफायर स्वयंचलित सिस्टममध्ये काहीसे अपुरे असतात.

हे नोंद घ्यावे की सेमीकंडक्टर कन्व्हर्टर्सच्या परिचयाने, इलेक्ट्रिक मशीनच्या अॅम्प्लीफायर (जनरेटर) च्या इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह सिस्टममध्ये इलेक्ट्रिक मशीन अॅम्प्लीफायर्सचा वापर - इंजिनमध्ये लक्षणीय घट झाली आहे.