Мастерская по наладке электроприводов
Промежуточные усилители
Коэффициент усиления, определяемый условиями статической и динамической точности системы, не может быть получен без применения промежуточных усилителей, основные параметры и характеристика которых определяются как общими условиями работы широко регулируемых приводов, так и спецификой тиристорного привода.

Первая группа параметров и характеристик включает в себя величину коэффициента усиления и его стабильность, коэффициент нелинейности в определенном диапазоне сигналов, величину дрейфа нуля. Ко второй группе параметров можно отнести те из них, которые особенно существенны в тиристорном приводе, а именно величину входного и выходного сопротивлений и уровень помех на выходе усилителя.

Величина входного сопротивления RBK выбирается из тех соображений, что, с одной стороны, желательно получить как можно большее его значение с целью снижения величины емкости, а следовательно, и габаритов конденсаторов последовательного корректирующего устройства; однако, с другой стороны, существенное увеличение входного сопротивления обычно связано с усложнением схемы и с ухудшением других характеристик усилителя (стабильность, линейность, уровень помех на выходе).

Реально достижимые величины входного сопротивления, получаемые в результате компромиссного учета всех факторов, обычно лежат для усилителей на электронных лампах в пределах 0,2 2 Мом для транзисторных в пределах 2 100 ком. Усилители на магнитных элементах обычно имеют входное сопротивление, измеряемое сотнями ом.

Величина выходного сопротивления однозначно определяется из условия наилучшего согласования усилителя с устройствами управления. Величина коэффициента усиления промежуточного усилителя определяется параметрами приводного двигателя, требуемой жесткостью механических характеристик замкнутой САР, диапазоном регулирования, а также значениями коэффициентов усиления других элементов электропривода. Для приводов с диапазоном регулирования до 300 коэффициент усиления промежуточного усилителя должен иметь величину порядка 30 50.

При диапазоне регулирования до 2 000 необходимое значение коэффициента усиления составляет 100 200. Требования к стабильности коэффициента усиления и к линейности усилителя определяются влиянием изменения дифференциального коэффициента усиления на статические и динамические характеристики привода. Наличие достаточных запасов по устойчивости, а также по статической точности позволяет допустить достаточно большие отклонения от расчетного коэффициента усиления и от линейности характеристик усилителя.

Однако излишний запас по статической точности снижает помехоустойчивость системы, а излишний запас по устойчивости снижает быстродействие системы. Поэтому целесообразно принять допустимую нестабильность и отклонение от линейности порядка ±2 дб. Последнее требование сравнительно легко реализуется без существенного усложнения схемы. Требования к стабильности нуля усилителя являются достаточно жесткими, особенно для диапазона регулирования до 1 000 2 000.

Электронные усилители наиболее легко позволяют реализовать ряд предъявляемых к усилителям требований, особено таких, как высокое входное сопротивление, стабильность усиления, малый дрейф нуля. Однако существенными недостатками электронных усилителей являются значительные размеры, наличие накала ламп, что требует времени на прогрев усилителя перед включением привода, и ограниченный срок службы электронных ламп. В связи с этим электронные усилители недостаточно надежны.

Магнитные усилители, являющиеся безусловно наиболее надежными из всех других типов, обладают в то же время также рядом существенных недостатков: сравнительная сложность и трудоемкость изготовления, значительные вес и габариты, разброс характеристики, низкое входное сопротивление, инерционность. Некоторые из недостатков можно исключить применением комбинированных транзисторно-магнитных усилителей. Однако и в этом случае инерционность остается достаточно большой (в лучшем случае полупериодное запаздывание).

Последний недостаток можно устранить лишь при применении магнитных усилителей, питаемых высокой частотой от специального генератора, что также существенно усложняет схему. Вследствие этого наиболее целесообразным является применение в широко регулируемых тиристорных приводах транзисторных усилителей, технологически наиболее простых, обладающих малыми габаритами и весом и имеющими практически неограниченный срок службы.

Основные недостатки транзисторных усилителей сравнительно малое входное сопротивление, их временная и температурная нестабильность могут быть сведены к минимуму путем соответствующих схемных решений и выбором значительных запасов по току и напряжению.

Транзисторные промежуточные усилители можно разделить на две группы: усилители с непосредственной связью между каскадами и усилители на несущей частоте, выполненные по схеме модулятор усилитель переменного тока демодулятор. Первая группа усилителей отличается сравнительной простотой схемы, но даже при наличии охватов обратными связями имеет значительный дрейф нуля (порядка десятков милливольт) и может быть применена лишь в случае диапазонов регулирования, не превышающих 300.

Усилители на несущей частоте весьма стабильны (дрейф порядка милливольт и меньше), однако схемы их значительно сложней и с учетом необходимости малой инерционности требуют применения для их питания источников прямоугольных импульсов высокой частоты. К недостаткам усилителей на несущей частоте следует отнести также сложность введения в них сигнала от устройства тока ограничения, так как для этого требуется предварительное преобразование сигнала токоограничения в напряжение переменного тока той же частоты, что и несущая.

Компромиссным решением для приводов с диапазоном регулирования до 2 000 является применение комбинированных усилителей, первая ступень которых, определяющая стабильность и коэффициент усиления по напряжению, выполняется по схеме модулятор усилитель несущей частоты демодулятор, а выходной каскад (усилитель мощности) по схеме с непосредственной связью. В этом случае сохраняется достоинство усилителя на несущей частоте с точки зрения стабильности и снижается потребная мощность преобразователя частоты.

С другой стороны, легко осуществляется ввод сигнала тока ограничения на постоянном токе в последний каскад. Для приводов с диапазоном регулирования до 300 целесообразно применение более простой схемы усилителя с непосредственными связями, однако и здесь должны быть приняты меры для стабилизации усилителя. Ниже приведены описание схемы и параметры двух типов усилителей, применяемых в тиристорных приводах серии ПТ.

Для возможности установки усилителей в приводах тропического исполнения, а также для увеличения стабильности усилителя при работе в условиях повышенной температуры окружающей среды усилитель выполнен на кремниевых транзисторах типов МП106 и П304, обладающих большим диапазоном рабочих температур. К сожалению, кремниевые транзисторы обладают значительно меньшими коэффициентами усиления по сравнению с германиевыми, что вызывает необходимость иметь сравнительно большое число транзисторов в усилителе.


Спонсор публикации:
©2009-2012 - Права защищены
Укажите ссылку на источник при копировании информации