Глава 24

РЕВЕРСИВНЫЕ МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

§ 24.1. Статическая характеристика реверсивного (двухтактного) магнитного усилителя

Реверсивные магнитные усилители отличаются тем, что при изменении полярности входного сигнала (тока управления) изменяется полярность выходного сигнала (тока нагрузки). Ревер­сивные магнитные усилители могут питать нагрузку постоянного или переменного тока. В последнем случае в зависимости от полярности тока управления изменяется на фаза выходного напряжения. Статическая характеристика реверсивного магнитного усилителя показана на рис. 24.1. Она представляет собой симмет­ричную кривую, проходящую через начало координат. Таким об­разом, при отсутствии управляющего сигнала ( ) ток в нагруз­ке также равен нулю. Напомним, что в нереверсивных (однотактных) магнитных усилителях при через нагрузку проходит

ток холостого хода , для уменьшения которого используют, на­пример, смещение.

Соответствующую статическую характеристику реверсивного магнитного усилителя можно получить, если соединить два одина­ковых нереверсивных усилителя таким образом, чтобы они дейст­вовали на общую нагрузку встречно при общем управляющем сиг­нале. На рис. 24.2 показаны две характеристики (1 и 2) однотактных магнитных усилителей со смещением и без обратной связи. При встречном включении таких усилителей их результирующая статическая характеристика получается графически сложением кривых / и 2. Для того чтобы ток нагрузки при был равен нулю, необходима идентичность характеристик магнитных усилителей, составляющих реверсивный магнитный усилитель. Однотактные магнитные усилители, на основе которых выполняется ре­версивный магнитный усилитель, могут быть включены по диффе­ренциальной или мостовой схеме. Напомним, что аналогичным спо­собом обеспечивалась реверсивная характеристика в различных преобразователях, рассмотренных в разд. II. Различают реверсив­ные магнитные усилители с выходным постоянным и переменным током, с обратными связями и без них. Так как реверсивный маг­нитный усилитель состоит из двух однотактных усилителей, то он имеет четыре сердечника, но разработаны схемы и с уменьшенным числом сердечников.

§ 24.2. Усилители с выходным переменным током

Дифференциальная схема реверсивного магнитного уси­лителя без обратной связи показана на рис. 24.3. Два одинаковых однотактных усилителя и с последовательно соединенными рабочими обмотками питаются от вторичной обмотки диф­ференциального трансформатора . Нагрузка включена меж­ду средними точками вторичной обмотки трансформатора и рабочих обмоток усилителей и . Применяя принцип и в нагрузке появляется ток . При перемене полярности тока управления магнитные усилители как бы меняются местами: уменьшается, а возрастает. В итоге фаза выходного тока изменяется на . Следует обратить внимание на то,

что, поскольку речь идет о переменных токах, ток нагрузки факти­чески представляет собой не алгебраическую, а геометрическую (векторную) разность.

Заметим, что короткозамкнутый контур, создаваемый обмотка­ми смещения (как и любой другой обмоткой) увеличивает инер­ционность усилителя, т. е. затягивает продолжительность переход­ного процесса. Для того чтобы уменьшить это вредное влияние, сопротивление контура увеличивают за счет дополнительных посто­янных сопротивлений

Существенным недостатком дифференциальной схемы реверсив­ного усилителя по рис. 24.3 является наличие трансформатора От этого недостатка свободна мостовая схема реверсивного уси­лителя.

Данная схема также содержит четыре сердечника, причем об­мотки управления и смещения выполняются так же, как и в диф­ференциальной схеме, а рабочие обмотки соединяются в схему моста, как показано на рис. 24:4. В одну диагональ моста (между точками а и б) подводится напряжение источника питания , а в другую диагональ моста (между точками в н г) включается па-грузка . При отсутствии тока управления ( ) индуктивные сопротивления всех рабочих обмоток одинаковы и мост урав­новешен, т. е. ток в цепи нагрузки отсутствует ( ). Так же как и в дифференциальной схеме, при подаче управляющего сиг­нала ( ) подмагничивающее поле обмоток управления скла­дывается с полем обмоток смещения в одной паре сердечников, а в другой паре-вычитается из него. Таким образом, индуктивное со­противление одной пары рабочих обмоток, включенных в противо­положные плечи моста, уменьшается, а индуктивные сопротив­ления другой пары рабочих обмоток соответственно В других про­тивоположных плечах моста увеличиваются. В результате баланс моста нарушается и через нагрузку протекает ТОК. Направле­ние тока нагрузки определяется полярностью тока управления, т. е. при изменении полярности сигнала фаза тока нагрузки меняется на 180°. Поэтому статическая характеристика мостовой схемы, так же как и дифференциальной, имеет вид, показанной на риг. 24.1.

Не требуется отдельного трансформатора и в так называемой трансформаторной схеме реверсивного магнитного усилителя. Эта схема работает аналогично дифференциальной, но отличается уд­военным количеством рабочих обмоток. Половина этих обмоток вы­полняет функции первичных обмоток трансформатора и включает­ся на напряжение питания . Другая половина этих обмоток вы­полняет функции вторичных обмоток трансформатора и питает на-

ложения, можно рассматривать ток через нагрузку как разность двух токов: и При отсутствии входного сигнала ( ) токи и должны быть равны. Они определяются смещением, т. с. на­чальным подмагничиванием за счет постоянного тока, протекающе­го по обмоткам смещения . Для балансировки (установки нуля) реверсивного усилителя при служит регулировочный резистор

. Дело в том, что изготовить два однотактных магнитных уси­лителя с. абсолютно одинаковыми характеристиками практически невозможно, поэтому путем регулировки смещения обеспечивают равенство токов и при . Обычно не удается добиться одновременно равенства и амплитуды и фаз этих токов, поэтому да­же при по нагрузке проходит ток небаланса ( ).

Обмотки смещения и управления однотактных усилителей и включены таким образом, что при подаче управляющего сиг-

нала в одном усилителе напряженность поля управления и сме­щения складываются, а в другом — вычитаются. В итоге ток од­ного усилителя возрастает, а ток другого усилителя уменьшает грузку. Таким образом, сердечники магнитного усилителя одно­временно являются и сердечниками трансформатора.

Сопоставление дифференциальной, мостовой и трансформатор­ной схем показывает, что с точки зрения коэффициента усиления и отдаваемой мощности они примерно одинаковы. Но наиболее простой является мостовая схема, которая и находит наибольшее применение. Однако применять ее можно лишь тогда, когда напря­жение питания на 20—30% превышает требуемое максимальное напряжение на нагрузке. В других случаях применяют трансфор­маторную или дифференциальную схему реверсивного магнитного усилителя.