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 IУ . 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 IР – выходным сигналом (Y). Рабочая обмотка подключена к источнику переменного тока последовательно с нагрузкой усилителя RН.
М
агнитный
усилитель работает следующим образом.
При увеличении тока управления IУ
возрастает
напряженность магнитного поля, в
сердечниках усилителя:
M = f ( IУ ). (5)
При этом абсолютная магнитная проницаемость сердечников уменьшается:
μа
= f
.
(6)
Следовательно, уменьшается индуктивность рабочей обмотки:
LР = f ( μа ) (7)
и ее индуктивное сопротивление
RLр = ω ∙ LР, (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:
IP
=
.
(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 RLр, которое наблюдается только в случае действия переменного тока.
Попытка подключить рабочую обмотку к источнику постоянного тока приведет к следующим последствиям. Частота постоянного тока ωП = 0, поэтому для постоянного тока по формуле ( 8 ) RLр = 0. В этом случае формула ( 9 ) примет вид:
IP
=
.
(10)
То есть величина рабочего тока IP в данном случае не зависит от тока управления IУ и является величиной постоянной. А если IP = 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.
