16. Магнитный усилитель мощности. Устройство и принцип действия.
Магнитным усилителем называют электромагнитный аппарат, служащий для плавного регулирования переменного тока, поступающего к нагрузке, путем изменения индуктивного сопротивления XL катушки с ферромагнитным сердечником, включенной последовательно с нагрузкой. Принцип действия магнитного усилителя основан на изменении индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником при подмагничивании ее постоянным током. С помощью такого аппарата можно регулировать большие токи посредством сравнительно слабых электрических сигналов. Магнитные усилители широко применяют на тепловозах для автоматического регулирования возбуждения главного генератора и на э. п. с. для регулирования напряжения источника служебного тока при зарядке аккумуляторных батарей, в стабилизаторах напряжения и для других целей. Существуют магнитные усилители с насыщающимися реакторами и с самонасыщением (с самопод-магничиванием).
Схема магнитного усилителя
Принцип действия
Работа магнитного усилителя основана на нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода. На крайних стержнях магнитного усилителя находится рабочая обмотка, которая состоит из двух катушек, соединённых последовательно. На среднем стержне размещается обмотка управления из большого количества витков W=. Если ток в неё не подаётся, а к рабочей обмотке, соединённой последовательно с нагрузкой, подведено переменное напряжение U~, то из-за малого количества витков W~ магнитопровод не насыщается, и почти всё напряжение падает на реактивном сопротивлении рабочих обмоток Z~. На нагрузке в этом случае выделяется малая мощность.
Если теперь пропустить по обмотке управления ток Iу, то даже при небольшом его значении (из-за большого W=), возникает насыщение магнитопровода. В результате реактивное сопротивление рабочей обмотки резко уменьшается, а величина тока в цепи — увеличивается. Таким образом, посредством малых сигналов в обмотке управления можно управлять значительной величиной мощности в рабочей цепи магнитного усилителя.
В простейшем случае магнитный усилитель — это управляемая постоянным током индуктивность, которая включается в цепь переменного тока последовательно с нагрузкой. При большой индуктивности ток в последовательной цепи и в нагрузке маленький, при малой индуктивности ток в последовательной цепи и в нагрузке большой. Существует целый ряд разработок, в которых магнитный усилитель используется для удвоения частоты, бесконтактного переключения токов (бесконтактные реле), для стабилизации напряжения питания, для модуляции сигналов ВЧ сигналами НЧ.
17. Влияние воздушного зазора на свойства катушки с ферромагнитным сердечником.
Пусть имеем катушку с ферромагнитным сердечником, представленную на рис. 4.
В
соответствии
с определением потокосцепления
|
(2) |
,
и на
основании закона полного тока
,
откуда
|
(3) |
.
Из
соотношений (2) и (3) вытекает, что функция
качественно
имеет такой же вид, что и
.
Таким образом, зависимости относительной
магнитной проницаемости
и
индуктивности
также
подобны, т.е. представленные в предыдущей
лекции на рис. 2 кривые
и
качественно
аналогичны кривым
и
.
Статическая индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником
;
дифференциальная индуктивность
.
Если
магнитную проводимость сердечника на
рис. 4 обозначить через
,
то
и
,
откуда
|
(4) |
Используя соотношение (4), покажем влияние воздушного зазора на индуктивность катушки.
Пусть
катушка на рис. 4 имеет воздушный зазор
.
Тогда полное магнитное сопротивление
контура
,
откуда
.
При
,
следовательно
.
Таким
образом, воздушный зазор линеаризует
катушку с ферромагнитным сердечником.
Зазор, для которого выполняется
неравенство
,
называется большим зазором.