Глава 26

МАГНИТНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ И БЕСКОНТАКТНЫЕ МАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

§ 26.1. Назначение магнитных модуляторов

Магнитные модуляторы предназначены для преобразо­вания постоянного напряжения (или тока) в пропорциональное ему переменное напряжение (или ток). Необходимость в таком преоб­разовании возникает при измерении малых сигналов постоянного тока или напряжения, которые не могут быть непосредственно по­даны на измерительные или исполнительные устройства без предва­рительного усиления. В то же время непосредственное усиление сиг­налов постоянного тока электронными и полупроводниковыми усилителями имеет серьезный недостаток — нестаиш» сигнала, так называемый дрейф нуля. В случае преобразования сигнала постоянного тока в переменный можно заменить низкостабильный усилитель постоянного тока высокостабильным усилителем переменного тока.

Для такого преобразования можно использовать и электромеханическое устройство — вибропреобразователь, рассмотренный в гл. 18. Однако наличие у вибропреобразователя периодически размыкающихся и замыкающихся контактов является причиной его сравнительно невысокой надежности. Так как магнитный модулятор не имеет контактов, т. е. является бесконтактным элементом автоматики, то и надежность его выше, чем у вибропреобразователя.

По принципу действия и устройству магнитный модулятор ничем не отличается от магнитного усилителя. Надо отметить, что бесконтактное преобразование постоянного тока в переменный выполняют и модуляторы других типов, например полупроводниковые (в том числе транзисторные).

По сравнению с полупроводниковыми отдельные типы магнитных модуляторов имеют лучшую стабильность нуля (особенно при изменении температуры окружающей среды). Так же как и полупроводниковые, магнитные модуляторы могут выполнять преобразование постоянного напряжения в переменное с одновременным усилением. Магнитные модуляторы простыми способами обеспечивают суммирование большого числа сигналов без необходимости введения гальванической связи между ними. Гальваническая связь заключается в непосредственном соединении электрических цепей. Она порой бывает крайне нежелательной, поскольку приводит к вредному влиянию одного элемента автоматики на другой. Наиболее серьезный недостаток магнитных модуляторов по сравнению с полупроводниковыми — это большие габариты и вес.

Довольно часто комбинируют магнитный модулятор с полупроводниковым усилителем, т. е. проектируют магнитно-полупроводниковые преобразователи. В этом случае можно получить оптимальное соотношение между такими техническими характеристиками, как точность, чувствительность, коэффициент усиления, вес, габариты, стоимость, надежность.

Магнитные модуляторы, предназначенные для работы на последующий электронный или полупроводниковый каскад усиления, называют магнитными усилителями напряжения. Различают магнитные модуляторы с выходным переменным током основной и удвоенной частоты.

§ 26.2. Магнитные модуляторы с выходным переменным током основной частоты

В качестве магнитного модулятора с выходным перемен­ным током основной частоты (т. е. равной частоте источника пи­тания) можно использовать любую из рассмотренных в гл. 24 схем двухтактных магнитных усилителей: дифференциальную, мостовую или трансформаторную.

Выбор между той или иной схемой делается в зависимости от мощности управляющего сигнала и необходимого коэффициента усиления по напряжению.

Очевидно, что наибольший коэффициент усиления можно полу­чить в трансформаторной схеме за счет выполнения вторичной об­мотки с большим числом витков, т. е. как бы с помощью повышаю­щего трансформатора. Однако при этом возникают прежде всего чисто технологические трудности с намоткой большого числа витков на небольшом сердечнике маломощного магнитного усилителя. Л кроме того, останется меньше пространства для размещения об­мотки управления. Вообще, доказано, что мощность управления Р_у связана с площадью окна для обмотки управления обратно про­порциональной зависимостью. Чем меньше площадь окна тем большая потребуется мощность управления для создания необхо­димой напряженности магнитного поля в сердечнике. Поэтому трансформаторную схему двухтактного магнитного усилителя реально применяют для магнитных модуляторов при Вт. При меньших значениях (до Вт) используют мостовую и дифференциальную схемы, как более чувствительные.

Для получения необходимого коэффициента усиления по напря­жению используется отдельный выходной трансформатор как это показано на рис. 26.1. Для балансировки нуля используется резистор , с движка которого подается напряжение на первичную обмотку Сопротивление выбирается примерно равным со­противлению рабочих обмоток