Лабораторна робота № 6 дослідження магнітного підсилювача

Мета роботи - ознайомитись з принципом дії, основними параметрами та статичними режимами нереверсивних дросельних магнітних підсилювачів.

6.1 Основні теоретичні відомості

Для простого магнітного підсилювача не вдається отримати значне підсилення по потужності і по струму через конструктивні обмеження кількості витків обмотки керування W_K. Тому, зважаючи на високу стабільність магнітних підсилювачів, з цією метою вводять додатній зворотній зв'язок. Дія зворотнього зв'язку базується на створенні у магнітному підсилювачі за рахунок струму l_P (зворотній зв'язок по струму) додаткового постійного підмагнічуючого поля є величина якого пропорційна робочому струму магнітного підсилювача І_Р і по напрямку співпадає з полем керуючого сигналу (рис.6.1).

Зворотній зв'язок оцінюється коефіцієнтом зв'язку Кзз. На підставі основного закону магнітного підсилювача:

Звідси:

де Wзз - кількість обертів обмотки зворотнього зв'язку.

Рис.6.1

Враховуючи (5.7), маємо

(6.1)

де

(6.2)

При співпаданні напрямків магнітних потоків Фк та Фзз , які утворюються обмотками керування і зворотнього зв'язку, зворотній зв'язок буде додатнім, при неспівпаданні - від'ємним. В першому випадку загальний коефіцієнт передачі магнітного підсилювача по струму

Кп = Кі(1+ Кзз)^-1 буде збільшуватись у порівнянні з підсилювачем без зворотнього зв'язку і зменшуватись у другому випадку.

Магнітні підсилювачі, дякуючи високій стабільності, дозволяють збільшити К_р одного з каскадів підсилення до 10⁴...10⁵. При Кзз >1 магнітні підсилювачі переходять до релейного режиму (безконтактні магнітні реле ).

На рис.6.2 зображені характеристики керування для випадків Кзз>1; Кзз=1; Кзз<1.

Пунктиром зображена крива керування без зворотнього зв'язку.

Iк

-I

З рис.6.2 бачимо, як збільшується крутизна характеристик керування (коефіцієнта підсилення) магнітного підсилювача з ростом коефіцієнта додатнього зворотнього зв’язку Kзз.

Характеристика магнітного підсилювача із зворотнім зв'язком виходить несиметричною: її права вітка має більшу крутизну, оскільки зворотній зв'язок діє згідно з керуючою обмоткою, а ліва вітка йде дуже полого, тому що керуюча обмотка повинна не тільки створити необхідне підмагнічування, але й подолати напруженість поля зворотнього зв'язку. Зрозуміло, у більшості випадків робоча точка обирається на правій вітці, де коефіцієнт підсилення є найбільшим.

(6.3)

K₁=Δlp˜ / Δlк

Характеристика безконтактного магнітного реле (рис.6.2) при К₁ >1 має S-образну форму, причому її середня частина зображена пунктиром, щоб підкреслити неусталеність цього режиму.

При поступовому підвищенні керуючого струму (починаючи з від'ємних значень) вихідний струм буде плавно змінюватися до нижньої вітки кривої до точки перегину 1. Подальше збільшення І_k змусить схему стрибом перейти на верхню вітку характеристики (точка 2 та правіше). Аналогічно, при зменшенні І_k процес буде плавно йти до точки 3, де вихідний струм стрибком впаде до значення, відповідного точці 4. В результаті характеристика має яскраво виявлений релейний характер, який має характеристику поляризованого реле. Причому більше значення Ip відповідає замиканню контакта, а менше - його розмиканню. Вертикальні ділянки визначають струми спрацьовування та відпускання.

Іноді виникає необхідність вибору початкового вихідного струму Іp при відсутності керування (тобто робочої точки на характеристиці керування). У таких випадках використовується ще одна допоміжна обмотка підмагнічування, яка зветься обмоткою зсуву, і яка в залежності від полярності і струму у неї lзе може зміщувати всю характеристику вправо або вліво.