Принцип действия магнитного усилителя - Способы коррекции измерительных схем. Принцип действия электромагнитных усилителей, их характеристики

Для изучения принципа действия магнитного усилителя рассмотрим его простейшую схему (рис.9, А, б), Состоящую из двух обмоток. Одна обмотка -- рабочая (или обмотка переменного тока)

простейший магнитный усилитель (дросель насыщения)

Рисунок 9. Простейший магнитный усилитель (дросель насыщения).

С числом витков, другая -- обмотка управления (или управляющая) с числом витков. Обе обмотки размещены на общем ферромагнитном замкнутом сердечнике. На обмотку управления подается входной сигнал в виде напряжения постоянного тока или тока, подлежащего усилению. Последовательно с рабочей обмоткой включена нагрузка, напряжение на которой является выходным сигналом усилителя. Цепь рабочей обмотки получает питание от источника напряжения переменного тока (например, промышленной частоты 50 Гц). Сердечник одновременно намагничивается двумя полями: постоянным, созданным током, протекающим в обмотке, и переменным, созданным током, протекающим в обмотке. Если принять сопротивление рабочей обмотки чисто индуктивным, а форму тока -- близкой К Синусоидальной, то ток в нагрузке

Так как

То

(22.4)

Где--угловая частота питающего напряжения ; --индуктивность рабочей обмотки.

Напряженность магнитного поля в сердечнике создается именно током. Так как мы приняли допущение о синусоидальности тока, то и напряженность будет изменяться по синусоидальному закону. Амплитудное значение напряженности

(22.5)

Где --средняя длина пути магнитного потока в сердечнике. Выразим из уравнения (22.4) индуктивность рабочей обмотки:

Подставим сюда значение из уравнения (22.2) и значение из уравнения (22.5):

Где--динамическая (или действующая) магнитная проницаемость материала сердечника для переменной составляющей магнитного поля:(22.7)

Так Как с увеличением постоянной составляющей индукции В0 Амплитуда индукции остается неизменной, а растет (см. рис. 22.3), то, согласно формулам (22.6) и (22.7), проницаемость сердечника и индуктивность рабочей обмотки уменьшаются подмагничивании сердечника постоянным магнитным полем. Характер зависимостииот напряженности постоянного поля при показан на рис. 10. определяется током в обмотке управления:

(22.8)

зависимость магнитной проницаемости и индуктивности от напряженности постоянного магнитного поля

Рисунок 10. Зависимость магнитной проницаемости и индуктивности от напряженности постоянного магнитного поля.

электрическая схема дроссельного усилителя

Рисунок 11. Электрическая схема дроссельного усилителя.

Из формул (22.4) и (22.6) следует, что при неизменном напряжении сетиток в цепи нагрузки может быть увеличен только за счет уменьшения магнитной проницаемости для переменной составляющей магнитного поля, так как остальные параметры (;;;;) не изменяются. Уменьшение магнитной проницаемости достигается за счет увеличения постоянного подмагничивающего поля в сердечнике, создаваемого управляющим током в соответствии с уравнением (22.8).

При изменении тока нагрузки будет изменяться и падение напряжения на нагрузке, т. е. выходной сигнал. Мощность, выделяемая в нагрузке, может во много раз превышать мощность, расходуемую в управляющей обмотке, т. е. схема обладает усилительными свойствами и ее можно рассматривать как простейший магнитный усилитель. Такой усилитель называют еще дроссельным, поскольку изменение тока в нагрузке обеспечивается за счет изменения индуктивности рабочей обмотки, т. е. сопротивления дросселя -- катушки с сердечником (рис. 11).

Рассмотренная схема по рис.9 имеет серьезные недостатки и крайне редко применяется на практике. Дело в том, что замыкающийся по сердечнику переменный магнитный поток наводит в обмотке управления (как во вторичной обмотке трансформатора) переменную ЭДС. Поэтому выходной сигнал может влиять на входной. А усилители должны обладать однонаправленностью действия: только от входа к выходу. Для уменьшения значения переменного тока, протекающего по цепи управления под влиянием наведенной ЭДС, последовательно с управляющей обмоткой включают большую индуктивность. Однако при этом увеличивается инерционность усилителя: при быстрых изменениях входного напряжения ток управления изменяется медленно. Кроме того, увеличивается расход материала (так как необходим сердечник и для дросселя), возрастают габариты и вес усилителя.

Для уничтожения ЭДС, наводимой в обмотке управления, ис-

магнитный усилитель на двух сердечниках

Рисунок 12. Магнитный усилитель на двух сердечниках.

Пользуются схемы магнитных усилителей с двумя одинаковыми сердечниками (рис. 12, А, б). Рабочая обмотка и обмотка управления имеют по две секции -- по одной на каждом сердечнике. Секции управляющей обмотки соединяются последовательно и встречно; следовательно, происходит взаимное вычитание ЭДС, индуцируемых в каждой секции. Поскольку сердечники и соответствующие обмотки на них одинаковы, происходит взаимное уничтожение (компенсация)ЭДС, наведенных переменным магнитным полем. Секции рабочей обмотки включены последовательно и согласно. В один полупериод питающего переменного напряжения переменный магнитный поток складывается с постоянным магнитным потоком в одном сердечнике и вычитается в другом сердечнике. В следующем полупериоде сердечники меняются ролями. Таким образом, совместное действие на цепь нагрузки обеих секций рабочих обмоток в каждый из полупериодов совершенно одинаково. Обе полуволны нагрузки будут симметричны (без четных гармоник), т. е. форма кривой тока будет менее искажена.

Похожие статьи




Принцип действия магнитного усилителя - Способы коррекции измерительных схем. Принцип действия электромагнитных усилителей, их характеристики

Предыдущая | Следующая