3. Устройство и принцип действия магнитного усилителя

Простейший магнитный усилитель (см. рис. 3) состоит из двух магнитопроводов 1, на которых расположены обмотка управления 2 и рабочая обмотка 3. Обмотка управления охватывает одновременно оба магнитопровода. В нее от источника постоянного тока подают управляющий ток I_У . Обмотка управления является входом магнитного усилителя, а управляющий ток – входным сигналом (Х). Рабочая обмотка разделена на две части. Каждая часть намотана на отдельной магнитной системе, причем обе части включены навстречу друг другу. Это сделано для того, чтобы возникающие в частях рабочей обмотки ЭДС во время изменения тока управления взаимно погашали друг друга и не оказывали отрицательного влияния на работу усилителя. Рабочая обмотка является выходом магнитного усилителя, а протекающий по ней рабочий ток I_Р – выходным сигналом (Y). Рабочая обмотка подключена к источнику переменного тока последовательно с нагрузкой усилителя R_Н.

М агнитный усилитель работает следующим образом. При увеличении тока управления I_У возрастает напряженность магнитного поля, в сердечниках усилителя:

M = f ( I_У ). (5)

При этом абсолютная магнитная проницаемость сердечников уменьшается:

μ_а = f . (6)

Следовательно, уменьшается индуктивность рабочей обмотки:

L_Р = f ( μ_а ) (7)

и ее индуктивное сопротивление

R_Lр = ω ∙ L_Р, (8)

где ω – круговая частота переменного тока, питающего рабочую обмотку усилителя (ω = 2π ∙ f, где f – линейная частота переменного, Гц),

Величина тока, протекающего по рабочей обмотке и последовательно соединенной с ней нагрузкой, в соответствии с законом Ома – возрастает:

I_P = . (9)

Таким образом, при увеличении тока управления происходит увеличение рабочего тока. Справедливо также и обратное утверждение: при уменьшении тока управления будет уменьшаться рабочий ток.

Из приведенных зависимостей видно, что принцип действия магнитного усилителя основан на изменении индуктивного сопротивления рабочей обмотки R_Lр, которое наблюдается только в случае действия переменного тока.

Попытка подключить рабочую обмотку к источнику постоянного тока приведет к следующим последствиям. Частота постоянного тока ω_П = 0, поэтому для постоянного тока по формуле ( 8 ) R_Lр = 0. В этом случае формула ( 9 ) примет вид:

I_P = . (10)

То есть величина рабочего тока I_P в данном случае не зависит от тока управления I_У и является величиной постоянной. А если I_P = const и не изменяется, то в формуле ( 2 ) ΔY = 0 и поэтому коэффициент усиления К равен нулю, то есть при подаче постоянного тока в рабочую обмотку магнитный усилитель работать не будет.

Подводя итог всему сказанному, можно сделать следующие выводы:

– магнитный усилитель является усилителем электрического тока.

– входной сигнал усилителя представляет собой постоянный ток.

– рабочая обмотка магнитного усилителя должна получать питание только от источника переменного тока, поэтому выходной сигнал магнитного усилителя представляет собой переменный ток.

– для получения постоянного тока на выходе усилителя к нему подключают выпрямитель.

Достоинством магнитного усилителя является простота устройства, надежность в работе, нечувствительность к вибрациям и воздействию внешней среды. Недостаток – невысокий коэффициент усиления и значительные собственные шумы.