Amplidyne - Amplidyne
En amplidyne er en elektromekanisk forsterker oppfunnet før andre verdenskrig av Ernst Alexanderson . Den består av en elektrisk motor som driver en DC- generator . Signalet som skal forsterkes påføres generatorens feltvikling , og utgangsspenningen er en forsterket kopi av feltstrømmen. Amplidyne ble brukt i industrien i servo- og styringssystemer med høy effekt , for å forsterke for eksempel styresignaler med lav effekt for å kontrollere kraftige elektriske motorer . Det er nå stort sett foreldet.
Hvordan en amplidyne fungerer
En amplidyne består av en elektrisk motor som dreier en generator på samme aksel. I motsetning til en vanlig motorgenerator , er formålet med en amplyne ikke å generere en jevn spenning, men å generere en spenning proporsjonal med en inngangsstrøm, for å forsterke inngangen. Motoren forsyner kraften og dreier generatoren med konstant hastighet, og signalet som skal forsterkes påføres generatorens feltvikling . Jo høyere strømmen påvikles, desto sterkere er magnetfeltet og dermed jo høyere utgangsspenning til generatoren. Så utgangsspenningen til generatoren er en forsterket kopi av den nåværende bølgeformen som brukes på feltviklingen. I en typisk generator er lastebørstene plassert vinkelrett på magnetfeltstrømmen. For å konvertere en generator til en amplidyn, er det som normalt er lastbørstene koblet sammen, og utgangen er hentet fra et annet sett med børster som er parallelle med feltet. De vinkelrette børstene kalles nå 'kvadraturbørstene'. Denne enkle endringen kan øke gevinsten med en faktor på 10.000 eller mer.
Amplidynes frekvensrespons er begrenset til lave frekvenser, den kan ikke engang håndtere lydfrekvenser, så bruken er begrenset til å forsterke lavfrekvente styresignaler i industrielle prosesser.
Historisk sett var amplidyner en av de første forsterkerne som genererte veldig høy effekt (titalls kilowatt), noe som tillot presis tilbakemeldingskontroll av tunge maskiner. Vakuumrør av rimelig størrelse klarte ikke å levere nok kraft til å kontrollere store motorer, men vakuumrørkretser som driver inngangen til en amplidyn, kunne brukes til å øke små signaler opp til kraften som trengs for å drive store motorer. Tidlig ( 2. verdenskrigs æra) brukte pistolsporing og radarsystemer denne tilnærmingen.
Amplidyner er nå foreldet teknologi, erstattet av moderne elektroniske enheter med halvlederkraft som MOSFET og IGBT som kan produsere utgangseffekt i kilowattområdet.
Brukes i pistolmonterte kontrollsystemer
Amplidynen ble først brukt i den amerikanske marinen i servosystemer for å kontrollere de elektriske motorene som roterer marinepistoler, for å rette pistolen mot et mål. Systemet (diagram til høyre) er et tilbakemeldingsstyringssystem der et tilbakemeldingssignal fra en sensor som representerer den aktuelle posisjonen til pistolen sammenlignes med styresignalet som representerer ønsket posisjon, og differansen forsterkes av amplidynegeneratoren for å snu pistolmonteringsmotor. Komponentene er:
- en synkron kontrolltransformator;
- en forsterker ;
- amplidynemotorgeneratoren, som ligner på en Ward Leonard-kontrollstasjon ;
- og DC-motoren som følger opp som driver lasten som skal plasseres.
Kapittel 10 i US Navy manual Naval Ordnance and Gunnery, Volume 1 (1957) forklarer driften av amplidynen:
- "Synkroniseringstransformatoren mottar ordresignalet som indikerer elektrisk hvilken lastens posisjon skal være. Rotoren til synkroniseringstransformatoren dreies av responsakslen, som er innrettet mot lasten og indikerer så hvilken lastens posisjon er faktisk er det. Synkronen sammenligner den faktiske lastposisjonen med den bestilte posisjonen, og hvis de to ikke er enige, genererer det et vekselstrømssignal som overføres til forsterkeren. Vinkelforskjellen mellom de to posisjonene kalles feilen, og signalet til forsterkeren er feilsignalet. Feilsignalet indikerer ved sine elektriske egenskaper størrelsen og retningen på feilen. Hvis ingen feil eksisterer, sies det at systemet samsvarer, og feilsignalet er null. "
Spesielt ga fasen av kontrolltransformatorens utgang (i fase med den synkroniserte strømkilden eller motsatt fase) polariteten til feilsignalet. En fasesensitiv demodulator, med synkron vekselstrøm som referanse, skapte DC-feilsignalet med den nødvendige polariteten.
applikasjoner
Amplidynes ble opprinnelig brukt for elektriske heiser og for å peke marinekanoner og luftvernartilleri radar som SCR-584 i 1942. Senere brukes til å styre prosesser i stålverk .
Brukes til å betjene kontrollstavene eksternt i tidlige atomubåtdesign ( S3G Triton).
Diesel-elektriske lokomotivstyringssystemer . Tidlige ALCO road-switcher lokomotiver brukte denne teknologien.
Vekselstrøm lineær induksjonspumpe for sekundær natrium i EBR-II .