26. Магнитные усилители (му). Принцип работы. Назначение, типы, основные характеристики. Магнитные усилители, их назначение и классификация

Измерительные устройства систем автоматического регулирования обычно вырабатывают маломощные сигналы управления, которые непосредственно не могут привести в действие исполнительные механизмы. Ма­лая мощность сигналов объясняется стремлением уменьшить влияние нагрузки на точность измерений, а также конструктивными особенностями и физичес­кой природой измерительных устройств.

Чтобы получить мощность, необходимую для рабо­ты исполнительных устройств, применяют магнитные усилители. Они практически нечувствительны к вибрациям и механическим воздействиям, позволяют полу­чить на выходе значительные токи, просты в эксплу­атации, сравнительно недороги и очень надежны.

В зависимости от характера физических процес­сов, определяющих принцип работы магнитного уси­лителя, различают дроссельные и трансформаторные магнитные усилители.

В дроссельных усилителях рабочая обмотка (об­мотка переменного тока) выполняет функцию дрос­сельной «заслонки», ограничивающей ток в нагрузке, включенной (обычно последовательно) в цепь рабочей обмотки.

В трансформаторных усилителях цепь нагрузки электрически не связана с цепью питания. Передача энергии из цепи питания в цепь нагрузки осущест­вляется за счет магнитной связи между ними. При этом, воздействуя на общий магнитный поток, сцеплен­ный с витками обмоток цепей питания и нагрузки, можно менять мощность, передаваемую в цепь на­грузки.

Как дроссельные, так и трансформаторные усили­тели могут быть собраны по однотактной или двух­тактной схеме. В однотактных магнитных усилителях фаза тока в нагрузке не зависит от полярности вход­ного сигнала. В двухтактных магнитных усилителях фаза тока в нагрузке меняется на 180° при измене­нии полярности тока в обмотке управления.

В зависимости от типа обратной связи различают магнитные усилители с внешней обратной связью, у ко­торых выпрямленный рабочий ток проходит по спе­циальной обмотке обратной связи, и магнитные усили­тели с внутренней обратной связью, у которых постоян­ная составляющая рабочего тока проходит по той же рабочей обмотке (дополнительная обмотка отсут­ствует).

Двухтактный магнитный усилитель может быть собран по дифференциальной схеме с подмагничиванием и с обратной связью, а также по мостовой схеме.

МУ – это электромагнитные устройства, в которых сопротивление катушки индуктивности переменного тока изменяется посредством подмагничивания ее сердечника с помощью специального токового управления.

Рис. 10 – Схема включения МУ

Рис. 11 – Зависимость выходного тока от входного

Выбирая рабочий диапазон: А-В, можно обеспечить прямую пропорциональность между  и  , т.е. воспринимаем происходящее как усиление входного воздействия, если малое изменение  приводит к значительным изменениям  . Схема, приведенная ранее – это простейший вид МУ. С помощью его можно выполнить регулировку переменного тока в силовых цепях путем достаточно малого изменения  . В принципе  может быть выпрямлен и тогда управление, в конечном счете, будет осуществляться для тока нагрузки.

Если перед  стоит выпрямитель, то это МУ.

Магнитная индукция – направленность магнитного поля в веществе.

Дроссель насыщения – катушка с магнитным сердечником из ферромагнитного вещества которая имеет определенную петлю гистерезиса.

Магнитные усилители могут быть построены на одном или нескольких магнитопроводах и иметь несколько обмоток управления при этом различаются след. Виды:

1)Обмотка управления

2)Обмотка смещения

3)Обмотка оьратной связи

4)Дополнительные обмотки

Основной характеристикой МУ является зависимость действующего или среднего значения тока в нагрузке от тока управления: Iн =f ( Iу). Графическое изображение такой зависимости называется статической характеристикой вход-выход.. Вид статической характеристики вход-выход зависит от того, как включена нагрузка: последовательно или параллельно рабочей обмотке.

Рис. 2.32

I ₀ ток холостого хода усилителя (подмагничивающее поле отсутствует), I к — максимальный ток. В идеальном усилителе при отсутствии входного сигнала (I у = 0) должен быть равен нулю и выходной сигнал (I н = 0). Из-за того, что при I н = 0 магнитная проницаемость и индуктивность рабочей обмотки не равны бесконечности, через нагрузку протекает небольшой ток холостого хода I н = I ₀ . Из-за насыщения сердечника ток нагрузки ограничен некоторым максимальным током I н = I к. Отношение максимального тока к току холостого хода называетсякоэффициентом кратности тока   К = Iк / I ₀ — это один из параметров усилителя. Чем больше этот коэффициент, тем лучше усилитель.

Наряду с коэффициентом кратности тока магнитный усилитель характеризуется следующими параметрами: коэффициентом усиления, чувствительностью, максимальной мощностью в нагрузке, КПД рабочей цепи, постоянной времени, добротностью.

 Постоянная времени Т характеризует быстродействие усилителя определяется отношением индуктивности и активного сопротивления обмотки управления

 Т= Ly/ R.

Добротность является универсальным параметром, учитывающим и коэффициент усиления и быстродействие:

D = k_P/T.

Магнитные усилители по сравнению с другими типами усилителей обладают таким существенным преимуществом, как высокая стабильность во времени параметров и статической характеристики.

Рис.2.33

Статическая характеристика вход-выход магнитных усилителей с параллельным включением нагрузки имеет вид. Она обратна характеристике усилителя с последовательной нагрузкой. Действительно, при управляющем сигнале Iу = 0 индуктивность Lp рабочей обмотки будет максимальной и, следовательно, ток в нагрузке I н будет иметь наибольшее значение. С ростом входного сигнала ток в нагрузке /н уменьшается, т. к все большая часть тока питания ответвляется в рабочую обмотку, индуктивное сопротивление которой уменьшается.