Jak jest zbudowana amplidyna?

Ilustracją budowy amplidyny jest rys. 3.80. Maszyna ma w stojanie 4 bieguny, ale strumień magnetyczny podłużny Φ_d wywołany prądem magnesującym magnesuje dwa z nich, np. 1 i 2 w jednym kierunku, a, pozostałe dwa, np. 3 i 4, w drugim kierunku. Jest to więc w rzeczywi­stości maszyna dwubiegunowa i jej twornik jest uzwojony na dwa bieguny. W osi poprzecznej q względem strumienia Φ_d są ustawione szczotki poprzeczne a-b.. Przy zwartych szczotkach a-b przez uzwojenie twornika płynie prąd, który wywołuje strumień poprzeczny Φ_q skierowany tak, jak strumień reakcji poprzecznej twornika. Napięcie na szczotkach a-b od strumienia Φ_q jest równe zeru, natomiast strumień poprzeczny Φ_q

80 • Ilustracja zasady budowy amplidyny

indukuje napięcie na szczotkach A-B ustawionych w osi podłużnej. Jest to więc maszyna, w której wykorzystuje się pole poprzeczne. Aby zapewnić dobrą komutację muszą szczotki A-B i a-b zwierać zezwoje, których boki leżą w miejscu, gdzie grubość szczeliny ma dużą wartość. Dlatego biegun musi być podzielony na dwie części (1 i 2 oraz 3 i 4). W rzeczywistości maszyny te nie mają jawnych biegunów, ale wszystkie uzwojenia stojana są umieszczone w odpowiednio ukształtowanych żłobkach blach stojana. W osi podłużnej amplidyny są umieszczone także uzwojenie kompensacyjne, uzwojenie sprzężeń zwrotnych itp.

Jaka jest zasada działania amplidyny?

Ilustracją zasady działania amplidyny jest schemat układu jej połączeń podany na rys. 3.81. W osi podłużnej statora jest uzwojenie sterujące F1-F2, zasilane z obcego źródła. Przez to uzwojenie płynie prąd sterujący (magnesujący) I_f, wywołujący strumień podłużny Φ_d . Ten strumień indukuje na szczotkach a-b napięcia U_iab• Przy zwartych szczotkach a-b płynie prąd poprzeczny I₁ wywołujący strumień poprzeczny Φ_d który indukuje na szczotkach A-B napięcie U_iAB• Jeśli do szczotek A-B jest dołączona rezystancja zewnętrzna R₂, to płynie prąd podłużny I₂, wzbu­dzający strumień podłużnej reakcji twornika. Ten strumień wyraźnie rozmagnesowuje maszynę, powodując bardzo szybki spadek napięcia na szczotkach A-B ze wzrostem prądu I₂, Dla skompensowania tego działania umieszcza się w stojanie uzwojenie kompensacyjne C1-C2 z przepływem od prądu kompensacji I_k skierowanym przeciwnie niż przepływ od prądu I₂, a zgodnie z przepływem od prądu I_f. W celu dokładnego ustalenia wartości przepływu kompensacyjnego, uzwojenie

3.81 • Schemat układu połączeń amplidyny

3.82 • Charakterystyki zewnętrzne amplidyny

kompensacyjne jest bocznikowane regulowaną rezystancją. Przy idealnym skompensowaniu charakterystyka zewnętrzna U₂=f(I₂), czyli zależność napięcia na zaciskach od prądu w obwodzie zewnętrznym, przebiega jak prosta 1 na rys. 3.82. Charakterystyka zewnętrzna amplidyny przekompensowanej (zbyt mocne działanie uzwojenia kompensacyjnego) przebiega jak krzywa 2 na tym rysunku, a charakterystyka zewnętrzna amplidyny niedokompensowanej przebiega jak krzywa 3 na tym rysunku. Przekompensowanie amplidyny jest niedopuszczalne, ponieważ oznacza dowzbudzanie się maszyny ze wzrostem prądu, a więc dalszy wzrost prądu, dalsze dowzbudzanie, aż do zniszczenia maszyny. Dlatego też amplidyna może wirować tylko w jednym wyznaczonym kierunku, aby uniknąć domagnesowywania jej od przypadkowo niedokładnie ustawionych szczotek.

Charakterystyka amplidyny niedokompensowanej (krzywa opadająca 3) ma przebieg podobny do charakterystyki zewnętrznej prądnicy obcowzbudnej albo bocznikowej. Moc wzbudzenia amplidyny U_f I_f jest bardzo mała w stosunku do mocy zewnętrznej U₂I₂ W zwykłej maszynie moc wzbudzenia wynosi zwykle 1%-2% mocy znamionowej maszyny. W amplidynie są dwa stopnie wzmocnienia: I₂ jest prądem wzbudzenia względem szczotek a-b, natomiast prąd I₁ jest prądem wzbudzenia względem szczotek A-B.

Współczynnik wzmocnienia amplidyny

Każdy z częściowych współczynników wzmocnienia k₁ i k₂ ma wartość w przybliżeniu równą stosunkowi mocy znamionowej do mocy wzbudze­nia maszyny zwykłej, czyli wartość dochodzącą do ok. 100, więc wartość współczynnika wzmocnienia może dochodzić do k = k₁ k₂ = 10000.

Im większe jest wzmocnienie, tym mniejsza moc wzbudzenia jest potrzebna do sterowania dużą mocą zewnętrzną i tym mniejsze są aparaty regulacyjne. Tak duże wzmocnienie nie jest jednak konieczne. Obecnie stosuje się współczynnik wzmocnienia o wartości k = 500-600.

Jak można zastosować amplidynę w układach automatycznej regulacji?

Schemat przykładowego układu zastosowania amplidyny w układzie automatycznej regulacji przedstawiono na rys. 3.83. Napięcie zewnętrzne amplidyny zasila twornik silnika prądu stałego obcowzbudnego M, napędzającego maszynę roboczą R. Z wałem silnika M jest sprzęgnięta prądnica tachometryczna GT, której napięcie jest proporcjonalne do prędkości kątowej ω i obrotowej n silnika M. Napięcie prądnicy tacho­metrycznej zasila dodatkowe uzwojenie H1-H2 w osi podłużnej amplidy­ny tak, że prąd I_u płynący przez to uzwojenie wywołuje przepływ Θ_u

·3.83 Układ automatycznej regulacji z l₁mplidyną

skierowany przeciwnie do przepływu Θ_f wywołanego przez prąd magne­sujący (sterujący) I_f Amplidyna jest wzbudzana przepływem wypadko­wym Θ_f - Θ_u . Przy wzroście momentu hamującego przekazanego sil­nikowi M przez maszynę roboczą R zmniejsza się prędkość silnika M i prądnicy GT, zmniejsza się napięcie prądnicy GT, zmniejsza się prąd płynący przez dodatkowe uzwojenie HI-H2, zmniejsza się przepływ e tego uzwojenia i zwiększa się przepływ wypadkowy Θ_f - Θ_u . Wzrost przepływu wypadkowego powoduje wzrost napięcia U₂ amplidyny wzrost prędkości obrotowej silnika M. Taki układ powoduje utrzymanie stałej wartości prędkości silnika M. Układ pokazany na rys. 3.83 nazywa się układem z ujemnym prądowym sprzężeniem zwrotnym. W związku z rozwojem wzmacniaczy energoelektronicznych zastosowanie amplidyny obecnie maleje.

U_N

U₂

I_N

I₂

2

1

3

---