Карточка № 10.10 (209).

Дифференциальный магнитный усилитель с обратной связью

§10.11. Магнитный усилитель, собранный по мостовой схеме

Рис. 10.30. Схема магнитного усилителя, собранного по мостовой схеме

Магнитный усилитель, собранный по мостовой схеме, изображен на рис. 10.30. Чтобы понять его работу, следует иметь в виду, что рабочие обмотки v1, v2, v3, v4 соединены по мостовой схеме (рис. 10.31). В этом нетрудно убедиться, рассмотрев, какие элементы включены между точками а, b, с, d на рис. 10.30 и 10.31.

(вследствие увеличения ЭДС самоиндукции), а сопротивление обмоток ϖ3 и ϖ4 уменьшается. Балансировка моста нарушается, и через нагрузку Zн проходит рабочий ток, который тем

больше, чем больше различаются магнитные состояния левого и правого магнитопроводов, зависящие от управляющего тока.

При изменении полярности управляющего напряжения происходит насыщение левого и размагничивание правого магнитопроводов. Сопротивление обмоток ϖ3, ϖ4 станет больше, чем сопротивление обмоток ϖ1, ϖ2. Фаза рабочего тока изменится на 180°, а его значение будет увеличиваться по мере роста управляющего напряжения (тока).

Поскольку разбалансировка моста происходит вследствие согласованного изменения сопротивлений всех четырех плеч, коэффициент усиления усилителя, собранного по мостовой схеме, в четыре раза больше, чем дроссельного.

Рабочая характеристика магнитного усилителя, собранного по мостовой схеме, проходит через начало координат и линейна в широком диапазоне изменений сигнала управления (рис. 10.32).

Питание любого магнитного усилителя осуществляется переменным током. Что касается нагрузки, то ею могут быть и потребители постоянного тока, включаемые через выпрямители. Последние обычно собираются на кристаллических диодах.

Карточка № 10.11 (251).

Магнитный усилитель, собранный по мостовой схеме

§10.12. Ферромагнитные стабилизаторы напряжения

Эффект стабилизации напряжения получают в схемах, где последовательно соединяются линейные и нелинейные элементы электрических цепей.

Напомним, что линейным (линейным сопротивлением) называют такой элемент, в котором ток и напряжение связаны законом Ома, т. е. линейной зависимостью U=RI.

В нелинейном элементе зависимость между током и напряжением не подчиняется линейному закону. Типичным представителем нелинейных элементов служит катушка с ферромагнитным магнитопроводом в цепи переменного тока (рис. 10.33).

Пока магнитопровод не насыщен, амплитуда колебаний магнитного потока в нем сильно зависит от амплитуды тока в обмотке. Если пренебречь активным сопротивлением катушки, то можно считать напряжение, приложенное к катушке, равным ЭДС в ней. С увеличением амплитуды колебаний магнитного потока увеличивается ЭДС, а следовательно, и напряжение, приложенное к катушке. Таким образом, с ростом тока заметно увеличивается напряжение. В

насыщенном магнитопроводе амплитуда магнитного потока почти не зависит от амплитуды тока в обмотке. Поэтому увеличение тока не приводит к существенному росту ЭДС и компенсирующего ее напряжения. Зависимость тока от напряжения катушки с ферромагнитным магнитопроводом изображена на рис. 10.34.

В действительности все явления заметно усложняются вследствие возникновения высших гармоник тока и напряжения. Высшие гармоники вызываются отклонениями магнитного потока от синусоидальной формы из-за магнитного гистерезиса. Однако для понимания принципа работы ферромагнитных стабилизаторов достаточно изложенных ранее упрощенных представлений.

Простейшая схема ферромагнитного стабилизатора напряжения изображена на рис. 10.35. В этой схеме линейным элементом служит конденсатор, активные потери энергии в котором невелики. Работа схемы иллюстрируется рис. 10.36.

Поскольку напряжение на конденсаторе UС и напряжение на катушке UL=Uвыx сдвинуты по фазе примерно на 180°, то напряжение на входе Uвx≈UС—UL. Приближенность объясняется тем,

что в данном случае не учитываются активные сопротивления и высшие гармоники напряжений и токов. На рис. 10.36 изображено абсолютное (без учета знака) значение разности Uвx=UС—UL.

Выберем два произвольных значения тока: I1 и I2. При токе I1 напряжение на выходе равно Uвыx1, а на входе Uвx1. При токе I2 напряжение на выходе Uвыx2, а на входе Uвx2. Видно, что разность Uвx=Uвx2—Uвx1 значительно больше, чем разность Uвыx=Uвыx2— Uвыx1. Это означает,

что при значительных изменениях напряжения на входе напряжение на выходе изменяется незначительно, т. е. схема работает как стабилизатор напряжения.

Рис. 10.37. Схема стабилизатора напряжения с

феррорезонансным контуром

Для повышения стабилизирующего эффекта, увеличения КПД и шунтирования высших гармоник применяют более сложные схемы, одна из которых изображена на рис. 10.37. Здесь в качестве линейного элемента использована катушка с ненасыщенным магнитопроводом L1, а в качестве нелинейного — резонансный контур, в котором L2 — катушка с насыщающимся магнитопроводом.

Резисторы как линейные элементы в стабилизаторах не используются, так как это привело бы к существенному увеличению тепловых потерь.

Карточка № 10.12 (167).

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения