§ 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.