Усилитель мощности для асинхронного двухфазного двигателя

Лекция №8

,

где

При направление вращения изменяется на противоположное.

- переменная

- несущая частота

Дополнительный фазовый сдвиг несущей частоты в сторону отставания от сети в передаточной функции усилителя обусловлен индуктивностью обмотки управления двигателя. Это явление существенно снижает КПД двигателя.

Подобное отставаниеотставание будет скомпенсировано эквивалентным опережением в передаточной функции усилительно-преобразовательного устройства позже.

Усилитель мощности для асинхронного двухфазного двигателя это – усилитель переменного тока с относительно невысокой полосой частот вокруг несущей сетевой частоты. Для реализации такого усилителя не подходит усилители класса А, в которых в отсутствии входного сигнала протекают значительные токи через переход «коллектор –эмиттер». Эти токи определяют положение рабочей точки.

Схема усилителя в классе А и положение его рабочей точки представлены на верхнем рисунке, а на нижнем – схема двухтактного усилителя, в котром транзисторы работают в классе В. При этом, в отсутствии входного сигнала, потребляемый усилителем ток будет минимальным.

При расчете следует имеет в виду, что входной сигнал на усилитель подается с выхода операционного усилителя УПУ. Операционный усилитель (ОУ) для своей нормальной работы требует сопротивление нагрузки не менее 2кОм. При этом действующее значение входного сигнала (выход ОУ) ограничено 5В.

Таким образом, дано: ;

; ; .

Последовательность расчета:

-выбираем: VT;

-ищем: , , , ,

Лекция

№9

Схема двухтактного транзисторного УМ, работающего в классе B,

Представлена на рисунке ниже. УМ нагружен на обмотку управления двигателя. Нагрузка замещается последовательно включёнными активным R _у и реактивным X _у сопротивлениями. Входной сигнал на переменном токе поступает от предварительного усилителя, в качестве которого рекомендуется операционный усилитель К140УД7. Напряжение насыщения и допустимое минимальное сопротивление нагрузки операционного усилителя составляют U_s =11,5B и R_{к min}=2kOм.

При номинальном напряжении на обмотке управления U _{у ном} амплитуда входного сигнала должна быть меньше U_s. Рекомендуется принять наибольшее действующее значение U _{пу мах} = 5В.

Комплексный коэффициент усиления УМ на несущей частоте w₀=2×p× f ₀ (f ₀=400 Гц):

где

Фазовый сдвиг Y₁ между входным и выходным сигналами УМ компенсируется фильтром предварительного усилителя. Таким образом, УМ и ПУ можно рассматривать по отношению к огибающей сигналов как безинерционные звенья с коэффициентами усиления K _ум и K _пу.

Задаются КПД трансформаторов Тр₁ и Тр₂:

где: r ₁ и r ₂ – сопротивления первичной и вторичной обмоток соответствующих трансформаторов,

n ₁ = (w ₂ /w ₁)_Тр1; n ₂ = (w ₂ /w ₁)_Тр2 – коэффициенты трансформации,

b - коэффициент усиления по току транзистора в схеме с общим эмиттером.

Принимают R _э ^’=R _э ^.n ₂² = 0,1 R _У и находят КПД коллекторной цепи.

Поясним представленные выше соотношения.

В расчете задаются КПД трансформаторов и КПД коллекторной цепи транзисторов. Расшифруем соттношения для них:

Общая мощность нагрузки коллекторной цепи

Наибольшая мощность, выделяемая на переходе к-э транзистора

Выделение подобной мощности иллюстрирует заштрихованная часть на нижнем рисунке.

- источник постоянного тока

Транзисторы выбираются из условия .

Напряжение питания U ₀<0,5 U _КЭ.ДОП.

Коэффициент трансформации Тр₂:

Амплитуда токов коллектора и базы:

Амплитуда входного напряжения транзистора:

Коэффициент трансформации Тр₁:

Амплитуда тока I _1m первичной обмотки трансформатора Тр₁:

Входное сопротивление усилителя д олжно быть более 2кОм.

Если R _ВХ меньше этого значения, то для развязки используют эмиттерный повторитель (рис.16).