4.1. Магнитный усилитель: принцип действия, характеристика управления.

а) Принцип действия. Магнитный усилитель (МУ) — это электрический аппарат предназначенный для усиления электрического сигнала по току, напряжению или мощно­сти. В схеме простейшего дроссельного МУ (ДМУ), назы­ваемого дросселем насыщения (рис. 6.1), используется уп­равляемое, индуктивное сопротивление. Замкнутый магнито-провод изготавливается из материала с резко выраженной нелинейностью кривой намагничивания B=f(H). Рабо­чая обмотка переменного тока Wp включается в цепь нагрузки Rн- В обмотку управления wy подается управляющий постоянный ток Iу. При прохождении переменного тока по обмотке Wр на обмотке wy наводится ЭДС. Эта ЭДС будет создавать переменный ток в цепи управления, для ограничения которого включа­ется балластный дроссель Хб.

Рис. 6.1. Дроссельный МУ на од­ном магнитопроводе.

Подадим в обмотку управления такой постоянный ток управления Imax, чтобы рабочая зона перешла в область 2. В этой области насыщения материал имеет магнитную проницаемость м_a2 = ∆B2/∆H2. Индуктивное сопротивление ра­бочей обмотки Х_Р2 резко уменьшается. Значения Х_р2 и Rн выбираются так, что Х_р2 <<Rн. Тогда ток в цепи определя­ется только сопротивлением нагрузки. При этом все на­пряжение источника питания приложено к сопротивлению нагрузки R_H и активному сопротивлению r_р рабочей обмот­ки wр:

существуют два крайних режима усилителя — ре­жим холостого хода, когда I_у = 0 и ток в нагрузке имеет минимальное значение I_но, и режим максимального тока нагрузки. При плавном уве­личении тока Iу ток нагруз­ки плавно увеличивается от Iно до максимального значе­ния Iнmax за счет уменьше­ния магнитной проницаемо­сти м_а. Характеристика уп­равления ДМУ приведена на рис. 6.3. По оси абсцисс от­ложен ток управления, при­веденный к рабочей обмотке

I’y= IyWy/Wp. Идеальная ха­рактеристика управления 1 является прямой, идущей из начала координат под углом 45° к оси I_у. Реальная харак­теристика 2 отличается от идеальной наличием тока холос­того хода /но и плавным переходом от линейной части ха­рактеристики к току Iнmax. В линейной зоне характеристи­ки соблюдается равенство средних значений МДС

I_pw_p = I_yw_y или I_р=Iу.(6.1

Равенство (6.1) не зависит от колебаний питающего на­пряжения, сопротивления нагрузки и частоты источника. Данному значению тока управления всегда соответствует единственное значение тока нагрузки I_н. Таким образом является управляемым источником тока.

4.2. Технические характеристики магнитных усилителей

Характеристикой управления МУС называется зависи­мость выходного напряжения от тока управления U_р(Iy ) или напряжения на нагрузке от тока управления U_н(Iy )

Крутизна характеристики управления

Производная д∆В_у/дН_у. характеризует наклон кривой размагничивания магнитопровода МУС и условно может определяться эквивалентной магнитной проницаемостью размагничивания

м_Р=—д∆В_у/дН_у.,Таким образом, k_R~Xр w_y/w_p.

б) Коэффициент усиления МУС. Коэффициент усиления по току:

Коэффициент усиления по мощности

Коэффициент усиления по напряжению

Запаздывание. Под запаздыванием понимается выдержка време­ни между моментом скачкообразного изменения тока управления до мо­мента появления тока нагрузки, соответствующего этому новому значе­нию Iy в установившемся режиме.

Постоянная времени, добротность: Для оценки быстродействия МУС вводится понятие добротности D = kp/Ty.

Чем больше добротность D, тем меньше постоянная времени Т_у и тем выше быстродействие МУС. Воспользо­вавшись (6.20), получим