§ 23.7. Магнитные усилители с внутренней обратной связью

В рассмотренных выше магнитных усилителях со специальной об­моткой обратной связи положительная обратная связь проявлялась в том, что в сердечниках магнитного усилителя кроме постоянного подмагничивания от тока управления создавалось еще одно посто­янное магнитное поле, пропорциональное току (или напряжению) нагрузки. Такой же эффект достигается и в усилителях с внутренней обратной связью — постоянное магнитное поле создается за счет постоянной составляющей тока нагрузки, протекающей по рабочим обмоткам усилителя. Следовательно, нет необходимости в специа­льных обмотках обратной связи. Усилители с внутренней обратной связью называют еще усилителями с самоподмагничиванием. Рас­смотрим работу простейшей схемы (рис. 23.6, а), которая лежит в основе всех схем усилителей с внутренней обратной связью. На сер­дечнике расположены две обмотки: управления w_y и рабочая ш_р. Для ограничения переменного тока в цепи обмотки управления, трансформируемого (наводимого) из цепи рабочей обмотки, служит индуктивность L_y. Напомним, что индуктивное сопротивление X_L = wL пропорционально частоте, поэтому на значение постоянно­го тока Lу индуктивность L_y практически не влияет. Последователь­но с нагрузкой R_H в цепь рабочей обмотки включен выпрямитель­ный диод Д. Поэтому под действием переменного синусоидального

напряжения U, по рабочей об­мотке ив нагрузке проходит од-нополупериодный выпрямлен­ный ток (рис. 23.6, 6). Этот ток можно представить в виде суммы постоянной и переменной со­ставляющих. Постоянная состав­ляющая тока нагрузки /_н создает в сердечнике постоянное магнит­ное поле, т. е. возникает эффект, аналогичный действию обмотки обратной связи в усилителе с внешней обратной связью. Функ­ции обмотки обратной связи в схеме (рис. 23.6, а) выполняет ра­бочая обмотка, а коэффициент обратной связи в этом случае koc ⁼ 1- Данная схема для магнитных усилителей практически почти не применяется, она служит лишь для иллюстрации принципа дей­ствия внутренней обратной связи.

Основные схемы магнитных усилителей с внутренней обратной связью показаны на рис. 23.7. Для нагрузки переменного тока испо­льзуется схема (рис. 23.7, а) с обмотками управления, расположен­ными на двух сердечниках и включенными так, что переменные со­ставляющие ЭДС, трансформируемые из рабочей обмотки, взаимно уничтожаются. Обратите внимание на точки: они показывают, что обмотки управления включены согласно, а рабочие обмотки — встречно. В один из полупериодов питающего напряжения ток в на-

грузку идет через диод Д1, а в другой — через диод Д2. Если из схе-1«ы исключить эти диоды, то получится обычный магнитный усили­тель с Параллельным ^соединением рабочих обмоток бе| обр^гйюй с'йязи {постоянная составляющая в токе рабочих обмоток будет от­сутствовать).

Для нагрузки постоянного тока используется схема (рис, 23.7, 6) с выпрямительным мостом. Через каждую из рабочих обмоток по­переменно проходит однополупериодный выпрямленный ток, соот­ветствующий току нагрузки. А через нагрузку Я„ проходит двухполу-периодный выпрямленный ток.

Для ступенчатой регулировки коэффициента обратной связи ис­пользуют рабочие обмотки, состоящие из нескольких частей, кото­рые могут быть включены встречно или согласно. Для плавной ре­гулировки Кдс применяют регулировочный резистор, шунтирующий диоды. Например, в схеме по рис. 23.7, а при сопротивлении, шун­тирующем диоды, равном нулю, будем иметь К^. = О, т. е. обратная связь отсутствует. При отсутствии шунтирующих резисторов (т. е. шунтирующее сопротивление равно бесконечности) К^. = I.

Вид статических характеристик усилителей с внешней и внут­ренней обратной связью практически одинаков. То же можно ска­зать и о значениях коэффициента усиления. Похожи и их динами­ческие свойства, если при этом учесть, что число витков рабочей обмотки усилителя с внутренней обратной связью должно быть в два раза больше числа витков рабочей обмотки усилителя с внеш­ней обратной связью при прочих равных условиях Однако потери в рабочей цепи усилителя с самоподмагничиванием меньше, чем с внешней обратной связи, поскольку в каждый полупериод питаю­щего напряжения ток проходит лишь по одной из рабочих обмоток. Следовательно, магнитный усилитель с внутренней обратной свя­зью имеет больший КПД и коэффициент усиления по мощности, что приводит к увеличению добротности. При одинаковых размерах сердечников усилитель с внутренней обратной связью имеет выход­ную мощность почти в полтора раза больше, чем усилитель с внеш­ней обратной связью. Кроме этих достоинств усилители с внутрен­ней обратной связью имеют меньшее число обмоток, а в некоторых случаях и меньшее число диодов (вентилей). Поэтому в настоящее время преимущественное применение (особенно в мощных усили-* телях) получила внутренняя обратная связь. Внешнюю обратную связь применяют в тех маломощных усилителях, где главным требо­ванием является стабильность работы. Сюда относятся, например, магнитные усилители, применяемые в измерительной и вычислите­льной технике.

Следует отметить, что для создания высококачественных и ста­бильных магнитных усилителей с самонасыщением требуются не только высококачественные материалы для сердечников, но и высо­кокачественные выпрямители, имеющие прежде всего высокое об­ратное сопротивление.

Контрольные вопросы