Вопрос 32 Магнитные усилители и их характеристики

Управляемый дроссель насыщения можно рассматривать как уси­литель, наиболее характерным свойством которого является усиле­ние мощности. Изменяя относительно небольшой ток в обмотке подмагничивания, а следовательно, и подводимую мощность, можно регулировать значительную мощность на выходе, т.е. мощность, подводимую к приёмнику. По такому же принципу, как управляемые дроссели, работают и магнитные усилители. В отличие от дроссе­лей, магнитные усилители имеют не одну, а ряд обмоток управле­ния (обычно не более десяти), которые включаются на напряжение управления, напряжения обратных связей и другие. На выходе усилителя формируется требуемое управляющее воздействие.

При расчете магнитных усилителей особой внимание обычно обращается на обеспечение требуемого коэффициента усиления по мощности, так как магнитные усилители широко применяются в системах автоматики как усилители мощности.

При включении на выходе приемника Постоянного тока, пере­менный ток обычно выпрямляется при помощи полупроводниковых ди­одов. Характеристика управляемого дросселя симметрична относи­тельно оси тока I (рис. 4.6). Но в ряде случаев требуется, чтобы при увеличении тока обмотки управления от нуля, ток маг­нитного усилителя увеличивался, а при уменьшении - уменьшался в некотором диапазоне. Для получения такой характеристики про­изводят начальное подмагничивание усилителя при помощи обмотки смещения, обтекаемой неизменным током In , как это показано на рис. 4.7,а.

Рис. 4.6. Характеристика управляемого дросселя

Характеристика усилителя оказывается сдвинутой влево или вправо в зависимости от направления тока в обмотке смещения на величину, соответствующую току подмагничивания , приведен­ному к обмотке управления , где W_п /W_oy - отношение чисел витков обмоток смещения и управления (рис. 4.7,а)

Рис. 4.7. Магнитный усилитель с обмоткой смещения (а), смещенная характеристика усилителя (б)

Обычно усилители выполняются с положительными обратными связями, служащими для увеличения коэффициента усиления. Разли­чают внешние и внутренние обратные связи. На рис. 4.8,а изобра­жен усилитель с внешней обратной связью.

Рис. 4.8. Магнитный усилитель с внешней обратной связью (а), построение характеристики магнитного усилителя (б)

Параллельно нагрузке на стороне постоянного тока включен по потенпиометрической схеме шунтирующий резистор R_н, от которого подаётся напряжение на обмотку ОС положительной обратной связи. Напряжение обратной связи может регулироваться.

Ток обмотки I'_ос, приведенной к обмотке управления ОУ, пропорционален току I нагрузки при неизменной форме кривой тока , где  - коэффициент положительной обратной связи. Результи­рующий ток I_рез намагничивания равен сумме токов I_у и I'_ос: Следовательно ток нагрузки для данного тока управления будет со­ответствовать точке пересечения характеристики без обратной свя­зи с прямой , проходящей Через точку А (точка В харак­теристики 2). На рис. 4.8,б, показано графическое определение одной точки характеристики I=f(I_y) усилителя. В результате подобных построений для разных токов управления получим ха­рактеристику 2 усилителя, с положительной обратной связью.

Из сравнения характеристик 1 и 2 следует, что ток нагрузки при наличии положительной обратной связи, а следовательно, и коэффициент усиления значительно больше, чем при отсутствии обратной связи. Характеристика 2 может быть смещена в желатель­ном направлении при помощи обмотки смещения, не показанной на рисунке.

Магнитные усилители с внутренней обратной связью подмагничиваются постоянной составляющей выпрямленного тока нагрузки (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Для этой цели в каждую из обмоток переменного тока усили­теля включают полупроводниковые диоды. При включении выпрямите­лей в обмотках будут протекать подмагничивающие токи, прибли­зительно равные средним значениям I_cp переменного тока за полупериод.

Обычно усилители выполняются с внутренней обратной связью. Коэффициентом усиления, наиболее полно характеризующим магнит­ный усилитель, является коэффициент усиления по току K_I

Усилитель не должен самопроизвольно возбуждаться, поэто­му значение K_I должно быть меньше I, и прямая обратной связи (рис. 4.8,6) должна проходить круче началь­ной части характеристики.