ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ એમ્પ્લીફાયર

એમ્પ્લીફાયર એ એક ઉપકરણ છે જેમાં ઓછી શક્તિનો સંકેત (ઇનપુટ જથ્થો) પ્રમાણમાં ઊંચી શક્તિ (આઉટપુટ જથ્થો) ને નિયંત્રિત કરે છે. આ કિસ્સામાં, આઉટપુટ મૂલ્ય એ ઇનપુટ સિગ્નલનું કાર્ય છે અને બાહ્ય સ્ત્રોતની ઊર્જાને કારણે લાભ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક મશીનોના વી એમ્પ્લીફાયર આઉટપુટ (નિયંત્રિત) ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર ડ્રાઇવ મોટરની યાંત્રિક શક્તિમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ એમ્પ્લીફાયર (EMUs) એ ડીસી કલેક્ટર મશીનો છે.

ઉત્તેજનાની પદ્ધતિના આધારે, ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર્સને રેખાંશ ક્ષેત્ર એમ્પ્લીફાયર અને ટ્રાંસવર્સ ફીલ્ડ એમ્પ્લીફાયરમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

લોન્ગીટ્યુડીનલ ફીલ્ડ એમ્પ્લીફાયર, જ્યાં મુખ્ય ઉત્તેજના પ્રવાહ મશીનની રેખાંશ ધરી સાથે નિર્દેશિત થાય છે, તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

1) સ્વતંત્ર ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર,

2) સ્વ-ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર,

3) બે-મશીન એમ્પ્લીફાયર,

4) બે-કલેક્ટર ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર,

5) રેખાંશ ક્ષેત્રના બે- અને ત્રણ-તબક્કાના ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર

ટ્રાંસવર્સ ફીલ્ડ એમ્પ્લીફાયર, જેમાં મુખ્ય ઉત્તેજના પ્રવાહને મશીનની ટ્રાંસવર્સ અક્ષ સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

1) આર્મેચર વિન્ડિંગની ડાયમેટ્રાલ પિચ સાથે ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ એમ્પ્લીફાયર,

2) અડધા વ્યાસની આર્મેચર પિચ ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર,

3) વિભાજિત ચુંબકીય સિસ્ટમ સાથે ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ એમ્પ્લીફાયર.

ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયરની કંટ્રોલ પાવર જેટલી ઓછી હશે, કંટ્રોલ ઇક્વિપમેન્ટનું વજન અને પરિમાણો તેટલા ઓછા હશે. તેથી, મુખ્ય લાક્ષણિકતા નફો છે. પાવર ગેઇન, વર્તમાન ગેઇન અને વોલ્ટેજ ગેઇન વચ્ચે તફાવત કરો.

એમ્પ્લીફાયરનો પાવર ગેઇન kp એ સ્ટેડી-સ્ટેટ ઓપરેશનમાં ઇનપુટ પાવર પિન અને આઉટપુટ પાવર પાઉટનો ગુણોત્તર છે:

kp = પાઉટપુટ / Pvx

વોલ્ટેજ ગેઇન:

kti = Uout / Uin

જ્યાં Uout એ આઉટપુટ સર્કિટ વોલ્ટેજ છે; - ઇનપુટ સર્કિટ વોલ્ટેજ.

વર્તમાન ગેઇન કી એઝ આઉટપુટ એમ્પ્લીફાયરના આઉટપુટ સર્કિટના વર્તમાન અને ઇનપુટ સર્કિટ Azv ના વર્તમાનનો ગુણોત્તર:

ki = હું બહાર / Azv

જે કહેવામાં આવ્યું છે તેના પરથી તે અનુસરે છે કે ઇલેક્ટ્રીક મશીન એમ્પ્લીફાયરમાં પૂરતા પ્રમાણમાં વધારે પાવર ગેઇન હોઈ શકે છે (103 - 105). એમ્પ્લીફાયર માટે એટલું જ મહત્વનું છે તેનું પ્રદર્શન, તેના સર્કિટના સમય સ્થિરાંકો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

તેઓ ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયરથી ઉચ્ચ પાવર ગેઇન અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ઝડપ મેળવવાનું લક્ષ્ય રાખે છે, એટલે કે. સૌથી નાના શક્ય સમય સ્થિરાંકો.

ઓટોમેટિક કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સમાં, ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ પાવર એમ્પ્લીફાયર તરીકે થાય છે અને તે મુખ્યત્વે ક્ષણિક સ્થિતિઓમાં કાર્ય કરે છે જે દરમિયાન નોંધપાત્ર વર્તમાન ઓવરલોડ થાય છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર માટેની આવશ્યકતાઓમાંની એક સારી ઓવરલોડ ક્ષમતા છે.

ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર માટે વિશ્વસનીયતા અને કામગીરીની સ્થિરતા એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ આવશ્યકતાઓમાંની એક છે.

એરક્રાફ્ટ અને ટ્રાન્સપોર્ટ ઇન્સ્ટોલેશન પર ઉપયોગમાં લેવાતા ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર શક્ય તેટલા નાના અને હળવા હોવા જોઈએ.

ઉદ્યોગમાં, સ્વતંત્ર મશીન એમ્પ્લીફાયર, સ્વ-ઉત્તેજિત મશીન એમ્પ્લીફાયર અને સ્ટેપ-ડાયમીટર ક્રોસ-ફીલ્ડ મશીન એમ્પ્લીફાયરનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે.

સ્વતંત્ર EMU ના પાવર એમ્પ્લીફિકેશન ફેક્ટર 100 થી વધુ નથી. EMU ના પાવર એમ્પ્લીફિકેશન ફેક્ટરને વધારવા માટે, સ્વ-ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર્સ બનાવવામાં આવ્યા હતા.

સ્વ-ઉત્તેજના (EMUS) સાથેનું માળખાકીય ઇએમયુ સ્વતંત્ર ઇએમયુથી માત્ર એમાં અલગ પડે છે કે સ્વ-ઉત્તેજના વિન્ડિંગ તેના ઉત્તેજના ધ્રુવો પર કંટ્રોલ વિન્ડિંગ્સ સાથે એકસાથે મૂકવામાં આવે છે, જે આર્મેચર વિન્ડિંગ સાથે સમાંતર અથવા તેની સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ હોય છે.

આવા એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે જનરેટર-મોટર સિસ્ટમમાં જનરેટરના ઉત્તેજના વિન્ડિંગને પાવર કરવા માટે થાય છે, અને આ કિસ્સામાં ક્ષણિકની અવધિ જનરેટરના સમય સ્થિરતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

સ્વતંત્ર EMUs અને સ્વ-ઉત્તેજિત EMUs (EMUS) થી વિપરીત, જ્યાં મુખ્ય ઉત્તેજના પ્રવાહ એ ઉત્તેજના ધ્રુવો સાથે નિર્દેશિત રેખાંશ ચુંબકીય પ્રવાહ છે, ટ્રાંસવર્સ ફીલ્ડ EMUs માં, મુખ્ય ઉત્તેજના પ્રવાહ એ આર્મેચર પ્રતિક્રિયામાંથી ટ્રાંસવર્સ ફ્લક્સ છે.

ક્રોસ-ફિલ્ડ EMU ની સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્થિર લાક્ષણિકતા પાવર ગેઇન પરિબળ છે. ક્રોસ-ફીલ્ડ ઇએમયુ એ બે-તબક્કાનું એમ્પ્લીફાયર છે તે હકીકતને કારણે મોટો ફાયદો પ્રાપ્ત થાય છે. એમ્પ્લીફિકેશનનો પ્રથમ તબક્કો: કંટ્રોલ કોઇલ ટ્રાંસવર્સ બ્રશમાં શોર્ટ-સર્કિટ કરે છે.બીજો તબક્કો: ટ્રાંસવર્સ બ્રશની શોર્ટ-સર્કિટેડ સાંકળ - રેખાંશ પીંછીઓની આઉટપુટ સાંકળ. તેથી, કુલ પાવર ગેઇન kp = kp1kp2 છે, જ્યાં kp1 એ 1લા તબક્કાનો ગેઇન છે; kp2 — બીજા તબક્કાનું એમ્પ્લીફિકેશન ફેક્ટર.

બંધ ઓટોમેટિક કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ (સ્ટેબિલાઇઝર્સ, રેગ્યુલેટર્સ, ટ્રેકિંગ સિસ્ટમ્સ) માં ઇલેક્ટ્રિક મશીનોના એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ કરતી વખતે, મશીનને થોડું ઓછું વળતર આપવું જોઈએ (k = 0.97 ÷ 0.99), કારણ કે કામ દરમિયાન સિસ્ટમમાં વધુ વળતરના કિસ્સામાં, ખોટી વિક્ષેપ થશે. શેષ m.s. વળતર કોઇલને કારણે થાય છે, જે સિસ્ટમમાં સ્વ-ઓસિલેશનની ઘટના તરફ દોરી જશે.

ટ્રાંસવર્સ ફીલ્ડ ઇએમયુનો એકંદર પાવર ગેઇન આર્મેચર રોટેશન સ્પીડની ચોથી પાવર, ટ્રાંસવર્સ અને રેખાંશ અક્ષો સાથેની ચુંબકીય વાહકતાના પ્રમાણસર છે અને મશીન વિન્ડિંગ્સ અને લોડના પ્રતિકારના ગુણોત્તર પર આધાર રાખે છે.

તે અનુસરે છે કે એમ્પ્લીફાયરને વધુ પાવર ગેઇન, ઓછા સંતૃપ્ત ચુંબકીય સર્કિટ અને તેના પરિભ્રમણની ઊંચી ઝડપ હશે. રોટેશનલ સ્પીડને વધારે પડતી વધારવી અશક્ય છે, કારણ કે સ્વિચિંગ કરંટની અસર નોંધપાત્ર રીતે વધવા લાગે છે. તેથી, સ્વિચિંગ કરંટમાં વધારાને કારણે ઝડપમાં અતિશય વધારા સાથે, પાવર ગેઇન વધશે નહીં અને ઘટી પણ શકે છે.

ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર્સનો ઉપયોગ

ઇલેક્ટ્રીક મશીન એમ્પ્લીફાયર મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદિત થાય છે અને ઓટોમેટિક કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ અને ઓટોમેટેડ ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.જનરેટર-મોટર પ્રણાલીઓમાં, જનરેટર અને ઘણી વખત ઉત્તેજક, અનિવાર્યપણે સ્વતંત્ર ઇલેક્ટ્રિકલ મશીન એમ્પ્લીફાયર હોય છે જે કાસ્કેડમાં જોડાયેલા હોય છે. સૌથી સામાન્ય ટ્રાન્સવર્સ ફિલ્ડ ઇલેક્ટ્રિક એમ્પ્લીફાયર છે. આ એમ્પ્લીફાયર્સમાં સંખ્યાબંધ ફાયદા છે, જેમાં મુખ્ય છે:

1) ઉચ્ચ પાવર ગેઇન.

2) ઓછી ઇનપુટ પાવર,

3) પર્યાપ્ત ગતિ, એટલે કે, એમ્પ્લીફાયર સર્કિટના નાના સમય સ્થિરાંકો. 1-5 kW ની શક્તિવાળા ઔદ્યોગિક એમ્પ્લીફાયર માટે શૂન્યથી નજીવા મૂલ્ય સુધીનો વોલ્ટેજ વધવાનો સમય 0.05-0.1 સેકન્ડ છે,

4) પર્યાપ્ત વિશ્વસનીયતા, ટકાઉપણું અને પાવર વિવિધતાની વિશાળ મર્યાદા,

5) વળતરની ડિગ્રી બદલીને લાક્ષણિકતાઓને બદલવાની સંભાવના, જે જરૂરી બાહ્ય લાક્ષણિકતાઓ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયર્સના ગેરફાયદામાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

1) સમાન શક્તિના ડીસી જનરેટરની તુલનામાં પ્રમાણમાં મોટા પરિમાણો અને વજન, કારણ કે મોટા લાભો મેળવવા માટે અસંતૃપ્ત ચુંબકીય સર્કિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે,

2) હિસ્ટેરેસિસને કારણે શેષ તણાવની હાજરી. EMF શેષ પ્રવાહ દ્વારા આર્મેચરમાં પ્રેરિત ચુંબકત્વ, નાના સિગ્નલોના ક્ષેત્રમાં ઇનપુટ સિગ્નલ પર આઉટપુટ વોલ્ટેજની રેખીય અવલંબનને વિકૃત કરે છે અને ઇનપુટ સિગ્નલની ધ્રુવીયતાને બદલતી વખતે ઇનપુટ પર ઇલેક્ટ્રિક મશીનના એમ્પ્લીફાયર્સના આઉટપુટ પરિમાણોની અવલંબનની વિશિષ્ટતાનું ઉલ્લંઘન કરે છે, કારણ કે સિગ્નલની સતત ધ્રુવીયતા સાથે અવશેષ ચુંબકત્વનો પ્રવાહ નિયંત્રણ પ્રવાહમાં વધારો કરશે, અને જ્યારે સિગ્નલની ધ્રુવીયતા બદલાય છે, ત્યારે તે નિયંત્રણ પ્રવાહમાં ઘટાડો કરે છે.

વધુમાં, નીચા લોડ પ્રતિકાર અને શૂન્ય ઇનપુટ સિગ્નલ સાથે, ઓવરકમ્પેન્સેશન મોડમાં કાર્યરત ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયરના શેષ ઇએમએફના પ્રભાવ હેઠળ, તે સ્વયં-ઉત્તેજિત થઈ શકે છે અને નિયંત્રણક્ષમતા ગુમાવી શકે છે. આ ઘટનાને મશીનના રેખાંશ ચુંબકીય પ્રવાહમાં અનિયંત્રિત વધારા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જે શરૂઆતમાં અવશેષ ચુંબકીય પ્રવાહની સમાન હોય છે, વળતર આપતી કોઇલની ડ્રાઇવિંગ ક્રિયાને કારણે.

ઇલેક્ટ્રિક મશીનના એમ્પ્લીફાયરમાં અવશેષ ચુંબકત્વના પ્રવાહની હાનિકારક અસરને તટસ્થ કરવા માટે, વૈકલ્પિક વર્તમાન ડિમેગ્નેટાઇઝેશન હાથ ધરવામાં આવે છે, અને ઇલેક્ટ્રિક મશીનોના એમ્પ્લીફાયર સ્વયંસંચાલિત સિસ્ટમ્સમાં કંઈક અંશે અપૂરતી રીતે મૂકવામાં આવે છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે સેમિકન્ડક્ટર કન્વર્ટરની રજૂઆત સાથે, ઇલેક્ટ્રિક મશીનના એમ્પ્લીફાયર (જનરેટર) ની ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ સિસ્ટમમાં ઇલેક્ટ્રિક મશીન એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ - એન્જિનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે.