Автогенераторы, СЧ и модуляции

НЭ. Стараются выбрать диод с сопротивлением rд≈w, чтобы при коротком замыкании нагрузки RН = 0 энергия НЭ быстро рассеивалась.

Магнитный импульсный модулятор. В магнитном импульсном модуляторе с полным разрядом НЭ коммутатором является нелинейная индуктивность,

представляющая собой катушку с сердечником из ферромагнитного материала с очень узкой и почти прямоугольной петлей гистерезиса (рис.9.20а).

Магнитная проницаемость (μ=dВ/dН) на крутом участке (μ1) зависимости магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н (ненасыщенное состояние) значительно больше, чем на пологом (μ2) (насыщение): μ1 >> μ2.

Индуктивность катушки L пропорциональна проницаемости μ, и поэтому L1 = L(μ1)>>L2=L(μ2). Это обстоятельство позволяет применять ее в качестве коммутатора. Для пояснения принципа работы пользуются идеализированной кривой намагничивания (рис.9.20б). Здесь в ненасыщенном состоянии μ1 → ∞,

L1→ ∞, в насыщенном μ2≈0, а индуктивность мала и постоянна L2≈const.

Простейшая схема модулятора не содержит электронных приборов, и ее питание осуществляют от источника переменного напряжения е=Е sin ωt

(рис.9.21а). В паузах между импульсами НЭ заряжается, при этом сопротивление дросселя L должно быть большим и рабочая точка удерживается в ненасыщенном состоянии. К концу паузы рабочая точка переходит в насыщенное состояние, сопротивление дросселя резко падает и НЭ разряжается на нагрузку.

321

Рис.9.20. Реальная (а) и идеализированная (б) кривые намагничивания сердечника

149

В эквивалентной схеме цепи заряда (рис.9.21б) НЭ заменен емкостью С0, а

ненасыщенный дроссель L c внешним подмагничиванием – генератором постоянного тока Iм. Для цепи заряда справедливы дифференциальные уравнения:

уравнений (9.61) при нулевых начальных условиях i(0)=0, и(0)=0 имеет вид:

u 0.5E(sin t t cos t); i=0,5 c0 E t cos t . (9.62)

Сопротивление обмотки ИТ при медленном процессе заряда близко к

нулю, а дроссель L включен параллельно НЭ, поэтому uL = и и при заряде НЭ одновременно с и меняется магнитная индукция сердечника:

Рис. 9.21. Схемы модулятора с нелинейной индуктивностью (а) и цепи заряда его накопителя энергии (б), а также временные зависимости при заряде (е)

150

Рис. 9.22. Схемы трехзвенного (а) и двухзвенного (б), магнитного модулятора с тиристором.

В стационарном периодическом режиме к началу каждого периода заряда С0 сердечник находится в состоянии отрицательного магнитного насыщения В(0)= –Вн (рис.9.21в), создаваемого подмагничиванием постоянным током Iм.

Поясним зависимости е(t), и(t), В(t) (рис.9.21в), построенные в соответствии с (9.62), (9.64). В момент t=0 В=Вн и сердечник находится в состоянии отрицательного насыщения (точка 1 на рис.9.20б), затем С0

начинает заряжаться, напряжение и возрастает, а так как и~dB/dt, то индукция В увеличивается и достигает точки 2 при В=Вмах. Индукция максимальна, когда и=dB/dt=0 (на рис.9.21в при t –tм). Для t>tM напряжение меняет знак (и<0) и индукция уменьшается, а рабочая точка перемещается вниз, достигая точки 1 в конце периода. Действительно, для согласно (9.64) В(2р)= –Вн. В точке 1 сопротивление дросселя L падает скачком и НЭ разряжается, формируя импульс. Рабочая точка на рис.9.20б

перемещается влево от точки 1 к точке 3, а к концу импульса возвращается в исходное положение.

151

Во избежание преждевременного разряда необходимо, чтобы Вмах<Вн,

что возможно при большом произведении NS, а следовательно, и большой индуктивности дросселя. Поскольку дроссель входит в цепь разряда НЭ на нагрузку, то его индуктивность L ограничивает возможность создания коротких импульсов. Эту трудность преодолевают в многозвенных схемах модуляторов, например трехзвенных (рис.9.22а), в которых в насыщенном состоянии индуктивность дросселя каждого последующего звена значительно меньше, чем у предыдущего:

Это позволяет уменьшить длительность процесса разряда накопительной емкости от звена к звену. В последнем звене для формирования прямоугольного импульса вместо емкости включена линия. Конденсатор C1 заряжается, как и в предыдущем случае (рис.9.22а). К концу периода дроссель L' попадает в

уменьшением времени разряда резко увеличивается амплитуда разрядного тока.

В двухзвенном магнитном модуляторе с тиристором (Т на рис.9.22б)

напряжение питания подается от источника постоянного напряжения. После подачи на тиристор пускового импульса начинается заряд конденсатора C1

который сопровождается изменениями индукции В в дросселе L'. Когда напряжение на конденсаторе достигает максимального значения, индукция в

152