б) Однокаскадный электромашицный усилитель как четырехполюсник
Для получения полной системы передаточных уравнений однокаскадного электромашинного усилителя необходимо дополнить (4-24) уравнением цепи якоря и учесть влияние размагничивающего действия коммутируемых секций якоря. Полная система уравнений напряжений имеет вид:
где
сопротивление и индуктивность якоря;
коэффициент, учитывающий влияние изменения потока коммутируемых секций на э. д. с. в цепи обмотки управления;
коэффициент, соответствующий
наводимой в якоре потоком коммутируемых секций;
— ток якоря.
Уравнение (4-25) можно представить в форме (2-86)
где
Величина
здесь не равна единице, так как четырехполюсник активный
Передаточная функция для напряжений нагруженного четырехполюсника согласно (2-90) равна:
где
сопротивление нагрузки в операторной форме. Подставляя выражения частных передаточных функций, находим:
где
При
т.е. при переходе к холостому ходу, передаточная функция вырождается в ранее полученную функцию инерционного звена:
Условием, максимального усиления по мощности гармонического сигнала является равенство нагрузки характеристическому сопротивлению
четырехполюсника со стороны выхода. Характеристическое сопротивление
электромашинного усилителя согласно (2-96) равно:
или
где
. Таким образом, максимальное усиление по мощности гармонического сигнала получается при определенной реактивной нагрузке электромашинного усилителя. Обычно в системах автоматического регулирования частота сигнала управления настолько мала, что величины
значительно меньше единицы. В этом случае
Если, кроме того,
то характеристическое сопротивление электромашинного усилителя приближенно равно эквивалентному активному сопротивлению, цепи якоря
Условие максимальной активной мощности на выходе заключается в равенстве сопротивления нагрузки сопряженной величине внутреннего сопротивления четырехполюсника со стороны выхода
. Внутреннее сопротивление электромашинного усилителя равно [см. формулы (4-26)]:
Таким образом, максимальная активная мощность в нагрузке выделяется в том случае, когда
При
условие максимальной мощности принимает вид:
и совпадает с условием максимального усиления по мощности. Приведенные соотношения служат для согласования однокаскадного электромашинного усилителя с последующими элементами системы автоматического управления.