§ 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 со 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 и рабочая _. Для ограничения переменного тока в цепи обмотки управления, трансформируемого (наводимого) из цепи рабочей обмотки, служит индуктивность . Напомним, что индуктивное сопротивление пропорционально частоте, поэтому на значение постоянного тока индуктивность практически не влияет. Последовательно с нагрузкой в цепь рабочей обмотки включен выпрямительный диод Д. Поэтому под действием переменного синусоидального напряжения по рабочей обмотке и в нагрузке проходит однополупериодный выпрямленный ток (рис. 23.6, б). Этот ток можно представить в виде суммы постоянной и переменной составляющих. Постоянная составляющая тока

нагрузки 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 . 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 нагрузку идет через диод Д1, а в другой — через диод Д2. Если из схемы исключить эти диоды, то получится обычный магнитный усилитель с параллельным соединением рабочих обмоток без обратной связи (постоянная составляющая в токе рабочих обмоток будет отсутствовать).

Для нагрузки постоянного тока используется схема (рис. 23.7, б) с выпрямительным мостом. Через каждую из рабочих обмоток попеременно проходит однополупериодный выпрямленный ток, соответствующий току нагрузки. А через нагрузку проходит двух-полупериодный 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 применяют регулировочный резистор, шунтирующий диоды. Например, в схеме по рис. 23.7,а при сопротивлении, шунтирующем диоды, равном нулю, будем иметь , т. е. об-

ратная связь отсутствует. При отсутствии шунтирующих резисторов (т. е. шунтирующее сопротивление равно бесконечности)

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 усилителях) 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.