Усилитель с модуляцией и демодуляцией

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Устройство, изображенное рис. 1.5, можно рассматривать как преоб­разователь, поскольку на входе оно может иметь одни значения по­стоянного тока и напряжения, а на выходе другие. Кроме того, здесь выполняется последовательность операций постоянный ток-перемен­ный ток-постоянный ток (то есть, обычный усилитель постоянного тока нельзя назвать преобразователем). В функции вибропреобразо­вателя входит формирование импульсов из постоянного входного на­пряжения и короткое замыкание выхода усилителя для получения им­пульсов одной полярности. Второй процесс представляет собой синх­ронное детектирование, подобное использованному в схеме, приве­денной на рис. 1.3. Усилитель, изображенный на рис. 1.5, устраняет проблему дрейфа, существующую при высоком коэффициенте усиле­ния, другое свойство этого преобразователя состоит в том, что уро­вень выходной мощности постоянного напряжения может быть на­много больше, чем на входе. Существенно это или нет, зависит от конкретного приложения. Источником основной части выходной мощности усилителя переменного тока является его источник пита­ния (на рисунке не показан). В настоящее время электромагнитный вибропреобразователь часто заменяют полупроводниковыми схемами коммутации.

clip_image002

Рис. 1.5. Усилитель с модуляцией и демодуляцией или преобразователь.

Вращающиеся устройства. В течение многих лет операции инверсии, преобразования, выпрямления, смещения уровня и изоляции выполня­лись с использованием вращающихся устройств. Если и можно часто за­менить полупроводниками эти большие и тяжелые машины, то совсем нет уверенности, что неподвижные полупроводниковые устройства пол­ностью заменят этих механических «монстров». Кое-кто хорошо понима­ет, что, несмотря на необходимость в постоянном обслуживании, враща­ющиеся устройства имеют высокую надежность, могут выдержать даже серьезные нарушения правил эксплуатации и, естественно, обеспечивают высокую эксплуатационную гибкость. Кроме того, приверженцы враща­ющихся устройств подчеркивают, что существует много приложений, где размер, вес, вибрация, и шум не являются определяющими качествами.

Двигатель-генератор. Простую комбинацию вращающихся машин можно сделать из асинхронного электродвигателя типа «беличье колесо» и двигателя постоянного тока с постоянным магнитом. Если асинхрон­ный двигатель питается от трехфазной сети переменного тока, то двига­тель постоянного тока будет вести себя как генератор постоянного тока. Такая система выполняет функцию выпрямителя, обладая тем достоин­ством, что нагрузка по постоянному току электрически изолирована от сети переменного тока. Если вместо асинхронного двигателя использует­ся синхронный (или синхронно-индукционный), то эксплуатация суще­ственно упрощается. Кроме того, допустимо и обратное использование двигателей. То есть, если подать постоянное напряжение на двигатель с постоянным магнитом, то вращаемый синхронный двигатель будет вести себя как генератор переменного тока. (Двигатель типа «беличье колесо» может также работать как генератор переменного тока, но только, когда он включен в уже находящуюся под напряжением сеть переменного тока с целью отдать дополнительную мощность.) Система, следовательно, вы­полняет функцию инвертора. Такая комбинация электрических машин показана на рис. 1.6. Для повышения гибкости, током возбуждения гене­ратора переменного тока можно управлять извне, а двигатель постоян­ного тока вместо постоянного магнита может иметь обмотки возбужде­ния. Имея такие возможности, не трудно управлять частотой и коэффи­циентом мощности выходного переменного напряжения.

clip_image004

Рис. 1.6. Система двигатель-генератор.

Преимущество синхронного двигателя или генератора переменного тока состоит в том, что большие токи переменного напряжения напря­мую подводятся или отводятся от обмотки статора. Через токосъемные кольца в этом случае протекает относительно малый ток, необходимый для создания вращающегося поля.

Умформер. (Динамо-мотор). Конструкция, изображенная на рис. 1.7 известна как умформер. Умформер является настоящим преобразователем. Если к одной паре щеток прикладывается постоянное напряжение, то на другой паре появляется также постоянное напряжение, но обычно имею­щее другую величину. Хотя очевидно, что умформер не статическое уст­ройство, о нем говорят как о «трансформаторе постоянного тока». Обыч­но двигатель умформера рассчитан на напряжения равное напряжению аккумулятора (например, 6, 12, или 24 вольта). Генератор, как правило, обеспечивает несколько сотен вольт для питания ламповой схемы. Ум­формер по существу представляет собой сдвоенную динамо-машину по­стоянного тока, в которой якорь имеет две независимые и изолирован­ные друг от друга обмотки, использующие одно общее поле.

clip_image006

Рис. 1.7. Умформер.

Следует отметить, что умформер определяется как истинный преоб­разователь в связи с тем, что изменение вида электрической энергии про­исходит в последовательности: постоянный ток-переменный ток-посто­янный ток. Это справедливо потому, что через обмотки якоря всех ма­шин постоянного тока с коллектором течет постоянный ток. Во время работы двигателя коллектор исполняет роль синхронного переключателя, обеспечивая непрерывное вращение, а не стационарное «заблокированное состояние. При работе генератора, коллектор ведет себя как синхронный выпрямитель, сохраняя одну и ту же полярность напряжения на щетках.

Из приведенного описания умформера следует, что режим работы можно реверсировать. То есть, если постоянное напряжение несколько сот вольт приложено к выводам «генератора», то выводы «двигателя» представляют собой низковольтный источник напряжения, способный выдать большой ток. Такая взаимозаменяемость свойственна не только умформерам, а применима к обычным двигателям и генераторам посто­янного тока; такое реверсирование режима вообще не доступно полупро­водниковым преобразователям. Однако необходимо отметить, что эксп­луатация умформера в реверсивном режиме не обязательно дает опти­мальную эффективность и высокий к.п.д.; при такой эксплуатации у большинства из этих машин можно ожидать искрение щеток. Обычно в умформерах отсутствует доступ к обмоткам возбуждения. Из-за различ­ных требований, предъявляемых к секционированию обмоток в двигате­ле и генераторе, желательно, чтобы состояние поля было таким, как было рассчитано и не изменялось.

Находя прежде широкое применение в авиации и в передвижном связ­ном оборудовании, умформеры в значительной степени уступили свои по­зиции преобразователям, использующим полупроводники. Однако с ними до сих пор часто сталкиваются в старом оборудовании. Главным недостат­ком был низкий к.п.д., часто не превосходящий 45 процентов.

Одноякорный преобразователь. Подобно умформеру, одноякорный преобразователь – двухрежимная машина. Обмотка ее единственного якоря соединяется с токосъемником на одной стороне машины и с кол­лектором на противоположной стороне (рис. 1.8). При подаче на токосъ­емники переменного напряжения якорь раскручивается и со щеток кол­лектора можно снимать постоянное напряжение. Машина также может использоваться в обратном режиме, выполняя при этом функцию инвер­тора, то есть вырабатывает переменное напряжение, когда приводится в действие источником постоянного тока. Поскольку используется един­ственная обмотка якоря, а не две отдельных как в умформере, то между входом и выходом нет никакой изоляции.

clip_image008

Рис. 1.8. Одноякорный преобразователь.

В прошлом эта машина чаще всего использовалась как выпрямитель, а не как инвертор. Эти преобразователи были рассчитаны на очень боль­шие мощности, и использовалось для мощных тяговых двигателей на транспорте и двигателей постоянного тока на заводах. Сторонники полу­проводниковой техники постоянно стремились заменить одноякорный преобразователь полупроводниковым. Несмотря на значительные успехи, достигнутые с полупроводниковыми приборами, большой одноякорный преобразователь остается жизнеспособным устройством при использова­нии в установках большой мощности.

Когда одноякорный преобразователь эксплуатируется как инвертор, выходную частоту можно изменить просто соответствующим изменением скорости двигателя постоянного тока. Одним из нескольких возможных вариантов выходного напряжения является ряд многофазных напряжений синусоидальной формы. Однофазные варианты этой машины были редки из-за трудностей пуска в том случае, когда они применяются для получе­ния постоянного тока, используя сеть переменного тока. Однако такой однофазный вариант мог удовлетворительно функционировать как инвер­тор. При этом к.п.д. не может быть столь же высоким, как у многофаз­ной машины. Интересной чертой одноякорного преобразователя являет­ся его способность вырабатывать постоянный и переменный ток при вращении его другим двигателем. При такой эксплуатации, полезная мощность просто делится между нагрузками по постоянному и перемен­ному току.

У синхронного двигателя – части одноякорного преобразователя, ра­ботающей с переменными токами – полюса намотаны в статоре. Ротор, следовательно, отдает и получает большие токи через токосъемные коль­ца. Когда машина используется как инвертор, синхронный двигатель ста­новится генератором. Ее неподвижные полюса содержат также демпфи­рующие обмотки, выполняющие две функции: 1) Они служат в качестве неподвижного «беличьего колеса», дающего возможность синхронному двигателю начать вращение как многофазный асинхронный двигатель. Когда двигатель достигает, например, 85 процентов синхронной скорос­ти вращения, он входит в синхронизм с частотой линии электропередачи и остается в этом состоянии. 2) Обмотки демпфера предотвращают не­равномерную работу и кратковременные выходы из синхронизма.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты