ackoo - učební texty

Zesilovače v regulační technice

• Zesilovač je jedním ze základních prvků automatizačních prostředků.
• U spojitých regulátorů umožnil přechod od přímých regulátorů, které k ovládání regulačního orgánu využívají energii odebíranou snímačem z regulované soustavy, k nepřímým regulátorům, které k ovládáné regulačního orgánu využívají pomocnou energii elektrickou, pneumatickou nebo hydraulickou.
• Podle duhu energie dělíme zesilovače na elektrické, pneumatické a hydraulické.
• Podle funkce dělíme zesilovače na dvoupolohové a spojité.

Elektrické zesilovače

• Dělíme je na elektromechanické, elektronické a magnetické.

Elektromechanické zesilovače

• elektromechanická relé
• točivé zesilovače

Elektromechanické relé

Točivé zesilovače

• Používají se především k regulaci otáček elektromotorů velkých výkonů u obráběcích strojů.
• Nejjednodušším točivým zesilovačem je dynamo s cizím buzením.

  

• Výkon dynama P₂=U₂.I₂ je v určitých mezích úměrný budícímu výkonu P₁=U₁.I₁. Činitel úměrnosti ( zesílení) je asi 100.
• Pro zvětšení tohoto zesílení se dynamo opatří dalším budícím vinutím B₂, které se připojí ke kotvě, a vznikne tak točivý zesilovač s vlastním buzením.
• Budící vinutí připojeno paralelně - regulex.
• Budící vinutí zapojeno v sérii - rototrol.

• Zvětšení zesílení se dosáhne také dvěma stupni - zařazením dvou dynam do série. Nevýhodou je cena dvou strojů a větší obestavěný prostor.
• Dva zesilovací stupně v jednom stroji uskutečňuje točivý zesilovač amplidyn.
• Budící proud i_i vytváří v kotvě magnetický tok Φ₁, který indukuje do otáčející se kotvy napětí u₂ na kartáčích 1. Na toto napětí je připojeno další budící vinutí B₂, v němž vlivem proudu i₂ vznikne magnetický tok Φ₂. Tento tok indukuje v téže kotvě napětí u₃ na kartáčích 2, které způsobí vznik proudu i₃ v zátěži R_Z. Výstupní výkon P₃=U₃.I₃ bývá až 10 000 krát i vícekrát větší než příkon P₁=U₁.I₁. Výkon bývá několik desítek kilowattů.

Magnetické zesilovače

• řídí velikost proudu změnou indukční reaktance, tj. s větší účinností než při  změně odporu.
• Základem mag. zesilovačů je přesytka, tj. tlumivka se železným jádrem ze speciálního materiálu pracujíví částečně v oblasti nasycení.

• Je-li obvod složený z přesytky L a pracovního rezistoru R připojen na zdroj střídavého napětí, pak při sinusovém průběhu napětí nejprve prochází malý magnetizační proud.
• Při vzrůstu napětí materiál jádra dosáhne bodu B_K na magnetizační křivce. Indukční reaktance přesytky prudce poklesne a proud v obvodu bude určen pouze okmažitou hodnotou napětí a odporu R až do průchodu napětí nulou, kdy se celý děj opakuje,
• U magnetických zesilovačů samo střídavé napětí ( a odpovídající magnetický tok)k nasycení jádra nestačí, a proto tlumivkou prochází zanedbatelný magnetizační proud. Aby nedošlo k nasycení, musí jádro působit další magnetomotorické napětí.
• Toho se dosáhne dalším (řídícím) vinutím, připojeným na zdroj stejnosměrného napětí U₂. Řídícím vinutím prochází proud I₂, jehož velikost určuje okamžík nasycení jádra, a tím  i střední velikost pracovního proudu i₁.
• Protože by se v řídícím vinutí indukovalo jako u transformátoru střídavé napětí, které by se přes zdroj napětí U₂ uzavíralo nakrátko, používají se buď tlumivka nebo dvě přesytky podle obr. d), jejichž řídící vinutí jsou zapojena v sérii proti sobě, takže napětí indukovaná v obou vinutích se navzájem ruší.
• Přesytka s tlumivkou v řídícím vinutí se nazývá transduktor.
• Popsaný magnetický zesilovač je s tzv. nuceným buzením.