Усиление и борьба с потерями

May 15, 2015 by admin Комментировать »

За счет энергии солнечных лучей, за счет питательных веществ, находящихся в почве, вырастает богатый урожай из малого количества посевного материала. Это есть усиление. Из одного зерна возникает множество ему подобных. На опытной базе Академии сельскохозяйственных наук одно семечко проса дало 26 157 зерен.

Усилителем можно назвать всякую систему, где малые силы управляют большими, формируют эти большие силы по своему подобию.

Первые паровые машины, которые строились два века тему назад,—это были примитивные усилители. Приставленный к машине рабочий то открывал кран на трубе от котла к паровому цилиндру, то запирал его и выпускал пар в холодильник. Поршень повторял (усиливал) движения рабочего. (Позже был придумал золотник, механически соединенный с поршнем, и паровая машина превратилась в генератор с самовозбуждением.)

Паровые усилители имели много важных практических применений. На больших судах, чтобы переложить с борта на борт тяжелый руль, нужна мощность в десятки лошадиных сил. Штурвальный поворачивает легкое колесо, направляя потоки пара то по одной, то по другой трубе, и паровая машина ведет руль вправо или влево, точно следя за штурвальным колесом. В прошлом веке эту машину сравнивали с рабом, повинующимся команде. По-латыни раб — сервус. Отсюда возникли термины «сервомашина», «сервопривод», «серводвигатель».

Можно .назвать усилителем и паровой молот. Многотонный боек взлетает вверх и обрушивается на наковальню, следуя за движениями легкого рычага, управляемого рукой кузнеца.

В последние годы молоты вместо пара часто приводят в действие сжатым воздухом. Такой молот — это пневматический усилитель. Привод сжатым воздухом применяется в мощных высоковольтных выключателях. Небольшой электромагнит, потребляющий несколько ватт, открывает путь воздушному потоку, который развивает в рабочем цилиндре мощность в несколько киловатт. Пневматические усилители применяются для управления рулями самолетов и еще во многих других случаях.

С древних времен можно вести историю гидравлических усилителей. Заслонка в лотке мельничного водяного колеса — это прообраз гидравлических усилительных устройств. На современных металлообрабатывающих станках, например, на шлифовальных, на копировальнофрезерных, обрабатываемое изделие и суппорты с рабочими инструментами движутся гидравлическими цилиндрами. Масляный насос создает давление в резервуаре. Золотники управляют подачей масла в рабочие цилиндры. Повинуясь движению маломощного датчика, тяжелый массивный суппорт движется вверх — вниз, вправо — влево, повторяя форму, которую надо вырезать в обрабатываемом металле. Гидравлический усилитель работает с высокой точностью.

Электротехника вооружила промышленность и науку множеством весьма совершенных усилителей. Самый старый из них — это электромашинный. Если вращать якорь машины с постоянной скоростью и изменять ток в обмотках возбуждения машины, то отдаваемая машиной мощность будет следовать за изменениями тока возбуждения. Можно построить специальную машину, которая довольствуется малым током возбуждения, а в якоре создается вспомогательный поперечный магнитный поток, усиливающий действие первичного потока возбуждения. Подобные машины стали применяться в промышленной практике незадолго до Отечественной войны. Они сначала подучили неудачное название амплидины (от латинского слова — усиливать). С помощью электромашинных усилителей управляют передвижением электродов в мощных дуговых печах, управляют сложными электроприводами (например, на прокатных станах). Электромашинные усилители дают усиление мощности до 10 000 раз.

Существенные применения получили магнитные усилители. Они устроены так: на стальном сердеч-

Фиг. 6-27. Водоналивное колесо.

Из книги Георгия Агрикола „О металлургическом искусстве" (1556 г.). По его свидетельству подобные колеса применялись для подъема воды из шахт. „Машинист стоит в полвесной будке около резервуара. Он управляет заслонками бака и направляет струи воды, чтобы вращать колесо то в одном, то в другом направлении. Когда же ему не удается во-время закрыть отверстие бака и тем самым остановить воду, он велит своему помощнику прижать поднятую тормозную колодку ко второму барабану и таким образом остановить колесо".

Эта машина – далекий предшественник современных сервомеханизмов, современных гидравлических усилительных систем.

Фиг. G-23. Принципиальные схемы электромашинного усилителя.

Управляющий ток поступает в обмотку У. При вращении якоря возникает ток в цепи короткозамкнутых щеток /—V. Сила этого тока пропорциональна силе управляющего тока. Ток короткозамкнутой цепи возбуждает в якоре напряжение, снимаемое второй парой щеток 2—2′. В — выходные зажимы. К — компенсационная обмотка. Машина на левой схеме снабжена еще дополнительными компенсационными обмотками Сj и С9.

Машина с поперечным полем представляет собой как бы двухкаскадную усилительную систему. Первый каскад–от обмотки управления до короткозамкнутых щеток. Второй — от короткозамкнутых щеток до выходных.

Фиг. 6-29. Принципиальная схема трехкаскадного магнитного усилителя.

Энергия для усиления черпается из сети переменного тока. Управляющее напряжение подается на обмотку У,. В зависимости от силы тока через эту обмотку меняется индуктивное сопротивление обмоток I, и ί[ и меняется напряжение на выпрямителе В. Через обмотку Уя проходит ток, пропорциональный току в у,, Он меняет индуктивное сопротивление обмоток Lt и 1%.

Ън — нагрузка.

нике помещены две обмотки. Через одну пропускается переменный ток, а другая, управляющая обмотка обтекается постоянным током. Он создает в стальном сердечнике подмагничивание. Как было сказано во второй главе, магнитная проницаемость стали сильно зависит от пронизывающего ее магнитного потока. Когда в управляющей обмотке ток мал, то магнитная проницаемость стального сердечника велика. Обмотка переменного тока при этом имеет высокое индуктивное сопротивление и пропускает через себя небольшой ток.

Если увеличить ток в управляющей обмотке, то стальной сердечник насыщается, индуктивное сопротивление обмотки переменного тока падает, ток через нее возрастает. Таким образом, переменный ток меняется в такт подмагничивающему току. На одном таком усилителе (на одном каскаде) обычно получают выигрыш по мощности не больше нескольких десятков. Но можно такие усилители включать несколько каскадов один за другим. Переменный ток из первого каскада выпрямляют и направляют в обмотку подмагничения следующего более мощного каскада. Такую систему можно назвать выпрямительным или вентильным усилителем.

В цепях постоянного тока применяются иногда угольные усилители. Стопка угольных дисков помещается в изоляционную трубку. Электрическое сопротивление этой стопки меняется в зависимости от ее сжатия. Иногда к этой стопке приделывают электромагнит, якорь которого нажимает на угольные диски сильнее или слабее в зависимости от силы тока по обмотке этого электромагнита. Иногда таким угольным усилителем управляют от механического датчика. Угольным усилителем является и микрофон. Есть еще много типов электрических усилителей, но, безусловно, самый замечательный в настоящее время это — электронная лампа.

В электронной лампе от раскаленного катода движется поток электронов, на пути которого стоит управляющая сетка. Сила электронного потока меняется в такт изменению напряжения на управляющей сетке. Чтобы повысить коэффициент усиления, вводят в лампу еще добавочные сетки (экранные, противодинатронные).

Самое ценное свойство лампы — ее малая инерционность. Электронный ток следует за изменениями управляющего напряжения, совершающегося в миллиардные доли секунды.

Но и для электронных потоков есть свой предел. Колебания с частотой в сотни миллиардов герц (миллиметровые волны) уже невозможно усиливать при помощи управляемых сеткой электронных потоков.

При изучении усилителей часто вводится такое понятие — постоянная времени.

Фиг. 6-30. Одна из схем одноламповой трансляции В. И. Коваленкова.

Между моментом приложения к усилителю управляющего воздействия и моментом выхода из усилителя этого воздействия в усиленном виде всегда проходит некоторое время. Нет такого усилителя, у которого не было бы этого запаздывания. Отдача всякого усилителя начинает нарастать с нуля и только постепенно, через более или менее длительный отрезок времени достигает установившегося значения.

Иногда за постоянную времени принимают то время, в течение которого отдача усилителя достигает 38% (1/е) от установившегося значения.

У электронной лампы постоянная времени — всего лишь миллиардные или даже десятимиллиардные доли секунды. Постоянные времени электромашинного усилителя— это десятые или, в лучшем случае, сотые доли секунды. Многие гидравлические усилители имеют постоянные времени в единицы, а иногда и десятки секунд.

От посева зерна до уборки урожая должно пройти несколько месяцев Постоянная времени поля, засеянного злаками — почти целый год. Но бактерии, размножающиеся в питательном растворе, распадаются каждая на две через 20—30 мин. Разница между постоянной времени этой системы и постоянными времени гидрав лических усилителей много меньше, нежели разница в постоянных у гидравлических устройств и электронных ламп.

Кстати, микробиологи используют в своей работе усиление. Отдельные бактерии считать трудно. Делают посев бактерий в питательную среду, дают бактериям прорасти и потом имеют дело уже с целыми колониями.

Итак, усилитель — это устройство, которое может нарастить мощность, восстановить или даже превысить начальное значение ослабевшей мощности.

Возникает вопрос, стоит ли вообще заботиться о потерях в линии, улучшать эти линии, снижать их затухание?

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

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