22. Понятие о магнитных усилителях (му)

Принцип действия МУ основан на свойстве ферромагнитных материалов изменять свою магнитную проницаемость при подмагничивании их полем.

Достоинства: отсутствие движущихся частей, нечувствительность к перегрузкам, высокий коэффициент усиления, возможность суммирования нескольких сигналов, возможность усиления сигналов малой мощности до10 – 13 Вт.

Недостатки: инерционность достигает несколько десятков долей секунды, большой вес и габариты.

Высокий коэффициент за счет положительной обратной связи. Без обратной связи МУ применяется редко. По виду статической характеристики МУ I_n=f(I_y) различают одноплечевые (однотипные нереверсивные МУ) и двухплечевые (двухтактные реверсивные МУ). В одноплечевых МУ нельзя добиться, чтобы при I_y=0 I_n тоже было равно 0. Также одноплечевые МУ нечувствительны к полярности входного сигнала.

От этих недостатков свободны двухплечевые МУ. При изменении полярности I_y ток нагрузки меняет свое направление на 180⁰.

Схема МУ может быть построена с выходом на переменный или постоянный ток. Ориентировочные данные для выбора МУ по мощности входного сигнала для МУ различных типов:

1. Одноплечевые без обратной связи Р_вх от 10^-3 до 10⁴ Вт

2. С обратной связью Р_вх от 10^-6 до 10⁴ Вт

3. Двухплечевые МУ с выходом на переменное напряжение Р_вх от 10^-10 до 10² Вт

4. Двухплечевые МУ с выходом на постоянное напряжение Р_вх от 10^-10 до 10^-2 Вт

5. Усилители напряжения с выходом на основной участок

Р_вх от 10^-12 до 10^-4 Вт

Простейшая схема МУ – дроссель насыщения

; ;

при Ф = i = const

При увеличении I_y > I_н

Исходные данные:

1. Параметры нагрузки МУ: I, U, P, R, cos  (I)

2. Параметры выходной нагрузки МУ: I, U, P, R

3. Коэффициент усилия МУ по P и I

4. Схема выключения

5. Условия работы: t⁰, влажность, изменение напряжения

6. Дополнительные требования: режим работы усилителя, типы датчиков

7. Параметры источника питания: U, f, P

Дополнительные данные:

1. Режим работы усилителя (усилительное реле, сумматор), типы датчиков

2. Параметры источника питания: U, f, P

Порядок расчета:

1. По характеристикам = f (В_мах, Н₀) для принятого материала магнитопровода. Находят В_ - значение переменной, составляющей индукции, соответствующий максимальной магнитной пропорции при отсутствии подмагничивания постоянным полем (Н₀=0)

В_мах-1,5-1,3 В_

Сталь берем Э310, Э320 (для этих материалов графики даны в таблице).

2. Выбирают ориентировочно значение подмагничивающего поля Н_0мах в зависимости от МА магнита и отсутствия или наличия обратной связи.

При наличии ПОС Н_0мах можно принимать для маломощных МУ с сердечниками сплава типа мармалоя Н_0мах =2,5-4А/см средней мощности и сплава перминвала Н_0мах =8/12 А/см.

Сердечник из стали Э310 и др. Н_0мах =28/44 А/см.

3. По кривым зависимости Ру=f(tg/ Н_0мах), построенного для найденного значения В_мах находится мах значение удельной мощности. Напряжение составляет ему значение tg - величина пропорциональная Rн, а сам угол  - угол наклона нагрузочной линии к оси абсцисс, чем больше , тем больше потери.

4. Определяются Н_к – переменная составляющего поля соответствует I_кз и Н_мах –наиболее значимой переменной составляющего поля и окончательно уточняется значение Н_0мах. Эти величины находятся графическим путем, построением статической характеристики МУ по семейству кривых одновременного намагничивания = UI

5. По заданной величине Р_нагр определяют объем стали одного сердечника

[см³]

M=0,85 – при необходимости получения Р_нагр в пределах линейного участка статической характеристики этот коэффициент используется

6. По известной V_ст выбирают вид сердечника и определяют его размеры. S-сечение, l средняя длина силовой линии для переменной составляющей магнитного потока – l₀ средняя длина силовой линии для постоянной составляющей магнитного потока равна составляющей магнитного потока. Форма выбирается прямоугольной, Ш–обрразной или тороидальной.

Первые два типа из штампованной пластины, 3 витой из стальной ленты.

7. По заданной и f_пит сети и найденным В_мах, Н_к, S, l определим число витков рабочей обмотки

[витков]

8. По значениям , l и Н_мах заданному I_р задаются плотностью тока и определяют диаметр провода W_p

; мм

При ПВ =100%. Плотность тока j=2,5-3 А/см²

9. Определяют напряжение питания МУ

U=4.44 В_махfSW~*10^-4, [В]

Так как R_p малое, то U=E, E=4.44 В_махfSW~

10. По известным Н_0мах, l₀ и заданному сигналу I_y или заданному I_H и K_j выбирается коэффициент обратной связи (если она есть) и определяют число витков обмотки управления.

При отсутствии обратной связи

С обратной связью

11. Определяем диаметр провода обмотки управления

12. Производят конструктивный расчет катушки