Коллекторных характеристик

К недостаткам по сравнению с двигателями постоянного тока следует отнести более низкий КПД и ухудшенные условия коммутации. Последнее является основной причиной, препятствующей широкому распространению коллекторных двигателей переменного тока при средних и больших мощностях.

Для осуществления более полной компенсации магнитного поля тока якоря у большинства современных коллекторных двигателей переменного тока нет явных полюсов. Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали. В пазах этого цилиндра ( 13.48) размещены обмотка возбуждения WB, компенсационная обмотка WK и обмотка дополнительных полюсов (на рисунке не показана) .

Идеальные условия коммутации у двигателя переменного тока те же, что и у двигателя постоянного тока, а именно: алгебраическая сумма ЭДС в коммутируемой секции должна равняться нулю. Для выполнения этого условия конструктор располагает лишь коммутирующей ЭДС ек, индуктируемой полем дополнительных полюсов, но ЭДС ек пропорциональна частоте вращения ротора и равна нулю при пуске двигателя в ход. Следовательно, при помощи потока дополнительных полюсов можно осуществить условия идеальной коммутации только при одной определенной частоте вращения. Это едва ли не самое слабое место коллекторных двигателей переменного тока. Если же наличие некомпенсированной трансформаторной ЭДС ет неизбежно в коммутируемых витках, то приходится лишь принять меры, чтобы, с одной стороны, по возможности уменьшить е^ и, с другой стороны, ограничить ток короткого замыкания, создаваемый ЭДС в коммутируемой секции.

Для осуществления более полной компенсации магнитного поля тока якоря у большинства современных коллекторных двигателей переменного тока нет явных полюсов. Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали. В пазах этого цилиндра ( 13.48) размещены обмотка возбуждения \VB, компенсационная обмотка WK и обмотка дополнительных полюсов (на рисунке не показана).

Идеальные условия коммутации у двигателя переменного тока те же, что и у двигателя постоянного тока, а именно: алгебраическая сумма ЭДС в коммутируемой секции должна швняться нулю. Для выполнения этого условия конструктор располагает лишь коммутирующей ЭДС ек, индуктируемой полем дополнительных полюсов, но ЭДС е к пропорциональна частоте вращения ротора и равна нулю при пуске двигателя в ход. Следовательно, при помощи потока дополнительных полюсов можно осуществить условия идеальной коммутации только при одной определенной частоте вращения. Это едва ли не самое слабое место коллекторных двигателей переменного тока. Если же наличие некомпенсированной трансформаторной ЭДС ег неизбежно в коммутируемых витках, то приходится лишь принять меры, чтобы, с одной стороны, по возможности уменьшить ет и, с другой стороны, ограничить ток короткого замыкания, создаваемый ЭДС в коммутируемой секции.

Для осуществления более полной компенсации магнитного поля тока якоря у большинства современных коллекторных двигателей переменного тока нет явных полюсов. Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали. В пазах этого цилиндра ( 13.48) размешены обмотка возбуждения w , компенсационная обмотка и>к и обмотка дополнительных полюсов (на рисунке не показана) .

Идеальные условия коммутации у двигателя переменного тока те же, что и у двигателя постоянного тока, а именно: алгебраическая сумма ЭДС в коммутируемой секции должна швняться нулю. Для выполнения зтого условия конструктор располагав г лишь коммутирующей ЭДС е , индуктируемой полем дополнительных полюсов, но ЭДС ек пропорциональна частоте вращения ротора и равна нулю при пуске двигателя в ход. Следовательно, при помощи потока дополнительных полюсов можно осуществить условия идеальной коммутации только при одной определенной частоте вращения. Это едва ли не самое слабое место коллекторных двигателей переменного тока. Если же наличие некомпенсированной трансформаторной ЭДС ет неизбежно в коммутируемых витках, то приходится лишь принять меры, чтобы, с одной стороны, по возможности уменьшить е и, с другой стороны, ограничить ток короткого замыкания, создаваемый ЭДС в коммутируемой секции.

Коллекторные машины переменного тока. Машины переменного тока, в которых в процессе преобразования энергии используется коллектор, называются коллекторными. Существуют коллекторные преобразователи, генераторы и двигатели переменного тока. Преимуществом коллекторных двигателей перед двигателями переменного тока всех других типов является удобство плавного и экономичного регулирования скорости вращения и возможность ее увеличения выше синхронной скорости вращения поля статора, а также более высоки!! коэффициент мощности.

Существует много типов одномашинных коллекторных двигателей переменного тока, работающих на принципе, аналогичном рассмотрен-

Для уменьшения токов коммутации выбирают твердые щетки с большим переходным сопротивлением. Иногда между секциями обмотки и коллекторными пластинами ставят добавочные сопротивления гд ( XIV. 10). Как показывает опыт, удовлетворительная коммутация коллекторных двигателей возможна лишь в тех случаях, когда нескомпенсированная э. д. с. в коммутируемой секции не превышает 1,5—3 в.

Якорь универсальных коллекторных двигателей подобен якорю машин постоянного тока с обычной обмоткой и коллектором.

Существенным недостатком транзисторов является зависимость их параметров от температуры, что приводит к изменению коллекторных характеристик транзистора (пунктирные кривые на 2.5). Вследствие этого при изменениях температуры изменяется положение рабочей точки усилителя (например, точка П' на 2.5), что может вызвать искажение выходного напряжения. Для предотвращения этого требуется температурная стабилизация рабочей точки. На 2.6 изображена схема усилителя ОЭ с эмиттерной температурной стабилизацией, которая стабилизирует рабочую точку за счет отрицательной обратной связи по постоянному току, возникающей благодаря включению в эмиттерную цепь усилителя резистора /?э . Резисторы #Б , Rs необходимы для создания требуемого напряжения

Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов. Зависимость между током и напряжением во входной цепи транзистора /6=/i(t/63) называют входной или базовой характеристикой транзистора. Зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированных значениях тока базы /к==/2(^кэ)/б=СОП5{ называют семейством выходных (коллекторных) характеристик транзистора.

Расчет такой нелинейной цепи, т. е. определение /к, UK и UK для различных значений токов базы /g и сопротивлений резистора RK, можно провести графически. Для этого на семействе коллекторных характеристик ( 5.4) необходимо провести из точки Ек на оси абсцисс вольт-амперную характеристику резистора RK,

Существенным недостатком транзисторов является зависимость их параметров от температуры. При повышении температуры транзистора увеличивается коллекторный ток за счет возрастания числа неосновных носителей заряда в полупроводнике. Это приводит к изменению коллекторных характеристик транзистора ( 5.8). При увеличении коллекторного тока на Д/к коллекторное напряжение уменьшается на &UK=RR Д/к. Это вызывает смещение рабочей точки на коллекторной ( 5.8) и переходной характеристиках. В некоторых случаях повышение

ных усилителях приходится применять режим А. Чаще всего в усилителях мощности используют усилительные каскады с общим эмиттером. Положение рабочей точки покоя на коллекторных характеристиках определяется предельными эксплуатационными величинами:

На семейство коллекторных характеристик ( 6.43) наносят линии, соответствующие предельным режимам. При этом линия

10.4. Функциональная схема харак-териографа для исследования коллекторных характеристик транзистора

С помощью простейших дополнительных устройств на основе осциллографа можно получить характериограф — устройство для получения на экране ЭЛТ характеристик нелинейных элементов (транзисторов, диодов и др.). На 10.4 приведена функциональная схема харак-териографа для исследования коллекторных характеристик транзистора/«=/({/K)h6=const. Синусоидальное напряжение от генератора поступает через трансформатор в коллекторную цепь транзистора и на вход X осциллографа, генератор развертки которого выключен. На вход У с резистора R подается напряжение, пропорциональное коллекторному току t'K. Сопротивление резистора R выбирают малым, чтобы оно не влияло на коллекторный ток. С помощью потенциометра R& задается ток базы г'б. При воздействии на промежуток эмиттер — коллектор транзистора синусоидального напряжения ик возникает коллекторный ток, когда потенциал коллектора положителен (положительная полуволна синусоиды). Одновременно с этим луч на экране ЭЛТ смещается по горизонтали на величину, пропорциональную ик. Смещение луча по вертикали пропорционально iK; следовательно, на экране будет наблюдаться характеристика iK(uK). Изменяя ток базы, можно последовательно получить на экране ЭЛТ семейство коллекторных характеристик, а при быстром ступенчатом автоматическом изменении тока базы наблюдать на экране сразу все семейство.

Для наиболее распространенной схемы включения транзистора с общим эмиттером семейство выходных (коллекторных) характеристик представляет

2.11. Семейство коллекторных характеристик биполярного транзистора

Выбор нагрузки RK в цепи коллектора транзистора определяется положением СРТ и напряжением источника питания Ек, т. е. двумя точками на семействе выходных (коллекторных) характеристик транзистора, через которые проводится линия нагрузки подобно тому, как это показано на 3.9. При этом для усилителя напряжения желательно иметь RK возможно большим (для увеличения Ки или /СЕ), что требует увеличения Ек. Поэтому для получения наибольшего усиления по напряжению значение Ек следует брать максимальным, допустимым для данного типа транзистора. При этом Следует иметь в виду, что, несмотря на наличие резисторов RK и R9 (или одного из них), именно Ек (а не г^к.э) не должно