Электромашинный усилитель Советский патент 1948 года по МПК H02K23/40 H02K23/20 

Для усиления электрических токов и напряжений широко известно использование электромашинных усилителей - генераторов постоянного или переменного тока, приводимых во врашение т«м или иным способом, в частности каким-либо двигателем. Усиливаемое напряжение используется для возбуждения машины, а с зажимов якоря снимается напряжение, в известных пределах пропорциональное напряжению, поданному на обмотку возбуждения машины, с значительным усилением, величина которого может регулироваться в широких пределах.

Усилительные устройства подобного типа (например так называемые «амплидины и др.) получили в последнее время широкое распространение в системах автоматического регулирования.

Имеется большое число подобных усилительных систем, используюших известные типы электрических машин. Однако в этих известных системах трудно добиться строго пропорциональной зависимости усиления, в первую очередь из-за формы кривой намагничивания материала

магнитопровода, отличаюшейся от прямолинейной. Другим весьма существенным недостатком является наличие остаточного магнетизма системы. Для уменьшения этих явлений в применяемых типах электромашинных усилителей используют специальные магнитные сплавы по типу пермаллоя с большой начальной магнитной проницаемостью, однако полностью этим способом указанные дефекты не устраняются.

Предметом данного изобретения является новый тип электромашинного усилителя, в значительной мере лишенный указанных недостатков.

Предлагаемый усилитель, подобно известным, представляет собою электрическую машину, обмотка возбуждения которой питается усиливаемым током, а с зажимов якоря снимается усиленный ток (напряжение). Отличительной особенностью усилителя является выполнение магнитной цепи. Согласно изобретению, магнитная пепь машины выполнена в виде магнитного моста, ветви которого образованы частями замкнутого ярма, несущими катушки, возбуждаемые усили213

ваемыми токами, одна диагональ - магнитопроводом, содержащим возбуждающий постоянный магнит или электромагнит, а другая диагональ - полюсными наконечниками и расположенным между ними якорем. В такой системе создается первоначальный магнитный поток, величина которого может изменяться в щироких пределах и который в обычных условиях (при отсутствии подачи усиливаемого напряжения или тока) не возбуждает никаких э. д. с. в якоре мащины.

Напряжение в якоре возбуждается только в том случае, если, кроме этого основного магнитного потока, циркулирующего постоянно в замкнутом ярме, в последнем возбуждается дополнительное магнитное поле, создаваемое усиливаемым током или напряжением и воздействующее только на одну ветвь или часть ветвей магнитного моста, образуемого магнитной системой мащины.

С целью магнитной балансировки моста путем изменения соотношения длин отдельных ветвей ярма, магнит или полюсные наконечники (либо и магнит и полюсные наконечники) выполняются с возможностью их поворота относительно ярма в плоскости последнего.

Изложенная сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, на которых представлен (в двух проекциях с частичным разрезом) предлагаемый усилитель по одному из возможных конструктивных вариантов, на фиг. 3-другой вариант, на фиг. 4 и 5 - третий вариант.

В варианте по фиг. I и 2 якорь / вращается между полюсными наконечниками 2 машины, выполненного в виде замкнутого кольца 3. Магнитный поток в системе возбуждается при помощи постоянного магнита 4 либо электромагнита 4 (фиг. 3), установленного таким образом, что создаваемый им магнитный ноток, разветвляясь, обтекает две половины кольца 3 в направлениях, указанных стрелками. Так как система симметрична, то весь поток будет целиком замыкаться в кольце 5, не попадая в по214

люсные наконечники 2, вследствие чего в якоре / не будет индуктироваться э. д. с. Ответвление магнитного потока в наконечники и, соответственно, в якорь произойдет af том случае, если симметрия магнитных потоков в двух половинах кольца 3 нарущится. Это произойдет, если в системе будет создан дополнительный магнитный поток, например, при помощи намагничивающей обмотки 5, надетой на один из участков (плеч) кольца 3. На эту обмотку и подается усиливаемое напряжение или ток.

Понятно, что дополнительная обмотка может быть помещена на любое из плеч моста (обмотки 5, 6,

7или 5) или одновременно на некоторые из них. При этом дополнительное намагничивание может осуществляться как постоянным, так и переменным током, независимо от характера основного намагничивающего потока, так как в обоих случаях накладывание дополнительного, хотя бы и переменного, поля на основное постоянное поле вызовет неодинаковое магнитное насыщение в различных участках кольца 3 и соответственно нарущение симметрии основного потока и появление

его в полюсных наконечниках 3.

8связи с этим следует отметить, что в предлагаемом усилителе помимо усиления по методу генераторного усилителя имеет место также дополнительный усилительный эффект за счет использования свойств так называемого магнитного усилителя с насыщением.

Предлагаемая система усилителя может быть осуществлена в различных вариантах. Как уже отмечалось выще, постоянный магнит 4 может быть заменен электромагнитом 4 (фиг. 3), питаемым переменным или постоянным током. На дополнительную обмотку может быть подан для усиления как постоянный, так и переменный ток. Магнит 4 может быть заменен вспомогательным индуктором переменного или постоянного тока (фиг. 4). Для этой цели магнитопровод 4 снабжается в средней части воздушным зазором, в

котором и вращается индуктор 9; последний может быть укреплен на одном валу с якорем / или быть совмещенным с якорем в одно целое. Индуктор 9 может быть выполнен в виде постоянного магнита «двутавровой формы или электромагнита.

При вращении всего блока 1-9, например, при помощи вспомогательного двигателя 10, якорь которого сидит на одном валу с блоком, в магпитопроводв 4 будет создаваться магнитный ноток, намагничивающий систему моста.

Магнитный мост должен быть предварительно сбалансирован. Проще всего эта балансировка может быть осуществлена путем изменения длины отдельных плеч или частей кольца 3, лежащих между полюсами магнита 4 и полюсными наконечниками 2. Для достижения указанной цели достаточно сделать магнит 4 поворотным таким образом, чтобы концы его полюсов, касающиеся кольца 3, скользили по его поверхности, как указано стрелкой 11. Перемещение эта производят до тех пор, пока мост будет магнитно сбалансирован, т. е. пока напряжение на зажимах якоря / не станет равным нулю.

Предложенный усилитель можно непосредственно использовать .з,ля автоматической компенсации в схемах с обратной связью, для чего компенсационный ток или импульс может быть подан на одну из обмоток 6, 7 или S или на различные их комбинации.

Помимо своего прямого назначения мащина одновременно может быть использована для суммирования или вычитания усиливаемых токов или напряжений либо для проведения любых других математических операций с пими путем комбинированной подачи их на различные обмотки 5-S.

Естественно, что предлагаемая мащина может быть применена в комбинации с любыми схемами генераторных усилителей существующих типов (амплидинов, рототролов и т. п.).

Предмет изобретения

1.Электромащинный усилитель., обмотка возбуждения которого питается усиливаемым током, а с зажимов якоря снимается усиленный ток (напряжение), отличающийся тем, что магнитная цепь мащины выполнена в виде магнитного моста, ветви которого образованы частями замкнутого ярма, несущими катущки, возбуждаемые усиливаемыми токами, одна диагональ - магнитопроводом, содержащим возбуждающий постоянный магнит или электромагнит, а другая диагональ - полюсными наконечниками и расположенным между ними якорем.

2.Форма выполнения усилителя по п. 1, о т л и ч аю,щ а я ся тем, что с целью магнитной балансировки моста путем изменения соотнощения длин отдельных ветвей ярма магнит или полюсные наконечники, либо тот и другие выполнены с возможностью их поворота относительно ярма в плоскости последнего.

3.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что возбуждающий постоянный магнит или электромагнит выполнен вращающимся.

4.Применение устройства по п. 1 в схемах обратной связи с автоматической компенсацией напряжения на зажимах якоря путем подачи компенсирующего импульса на обмотки магнитного моста.

Фиг. 2

3-R