Назначение, принцип действия и конструкция магнитного усилителя

⇐ ПредыдущаяСтр 22 из 38Следующая ⇒

Схема простого магнитного усилителя, применяемого в практике, показана на рис. 1.16, а. Он состоит из двух дросселей насыщения. Управляющие обмотки дросселей, а также рабочие обмотки и нагрузка соединены соответственно последовательно. При этом рабочие обмотки наматываются так, чтобы их магнитные потоки Ф~ при пересечении управляющих обмоток были направлены навстречу друг другу. Тогда эти потоки будут наводить в управляющих обмотках равные, но противоположные э. д. с., компенсирующие друг друга, поэтому управляющий сигнал не искажается.

Вместо двух управляющих обмоток можно применить одну, расположив ее так, как показано на рис. 1.16, б.

Рис. 1.16. Схемы простых магнитных усилителей:

а) с раздельными управляющими обмотками; б) с общей управляющей обмоткой.

Таким образом, в простых магнитных усилителях устраняется первый недостаток дросселя насыщения — искажение входного сигнала переменным магнитным потоком, возникающим в магнитопроводе в результате протекания по рабочим обмоткам переменного тока. В то же время в простых магнитных усилителях, так же как в дросселе насыщения, полярность напряжения на нагрузке не зависит от направления тока в управляющей обмотке; кроме того, напряжение на нагрузке не может быть уменьшено до нуля, даже при отсутствии тока в управляющей обмотке. Коэффициент усиления простых магнитных усилителей обычно не превышает 250.

Дифференциальный магнитный усилитель

Недостатки простых магнитных усилителей устраняются в дифференциальном магнитном усилителе, схема которого приведена на рис. 1.17.

Рис. 1.17. Схема дифференциального магнитного усилителя

Дифференциальный магнитный усилитель состоит из двух простых магнитных усилителей, выполненных на трехстержневых сердечниках, причем на среднем стержне каждого усилителя, кроме управляющей обмотки, имеется еще обмотка начального подмагничивания W_п. Таким образом, дифференциальный магнитный усилитель имеет:

1. управляющие обмотки W_у1 и W_у2, к которым подводится напряжение управляющего сигнала U=, подлежащего усилению;

2. рабочие обмотки W_p₁ и Wp₂, которые питаются переменным напряжением U~ от вторичной обмотки трансформатора питания Тр;

3. обмотки начального подмагничивания W_н1 и W_н2, которые питаются от сети переменного тока, но через выпрямители В_1; В₂, В₃, B₄ и, следовательно, по ним протекает постоянный ток.

Одноименные обмотки простых усилителей соединяются между собой последовательно. Обмотки начального подмагничивания обоих усилителей соединяются согласно, т. е. создают магнитные потоки Ф_п1 и Ф_п2 одинакового направления. Управляющие обмотки, наоборот, соединяются встречно, т. е. их магнитные потоки Ф₁₌ и Ф₂= направлены в разные стороны.

Нагрузка г_н включена между средней точкой А на вторичной обмотке трансформатора и общей точкой Б рабочих обмоток усилителей. При таком включении нагрузки через нее одновременно протекают рабочие точки I₁~ и I₂ ~ обоих усилителей, имеющие противоположное направление.

Действительно, рабочие обмотки W_p₁ и W_p₂ усилителей питаются от разных половин вторичной обмотки трансформатора Тр, напряжения на которых в любой момент времени имеют противоположную полярность (см. рис. 1.17). Так, например, если в данный момент времени левый конец (точка 1) вторичной обмотки трансформатора имеет положительный потенциал, то правый конец (точка 2) имеет отрицательный потенциал. Поэтому ток I₁~, текущий под действием напряжения на левой части вторичной обмотки трансформатора, имеет в нагрузке одно направление, а ток I₂~, текущий под действием напряжения на правой части вторичной обмотки трансформатора, имеет в нагрузке противоположное направление.

При отсутствии управляющего напряжения U= на управляющих обмотках усилителей токи I₁~ и I₂~ равны по величине, так как сопротивления, действующие в цепях этих токов, и напряжения, под которыми они находятся, одинаковы. Но так как эти токи имеют противоположные направления, то их разность в нагрузке равна нулю, т. е.

I_н = I_1~ – I_2~ = 0.

Поэтому и напряжение на нагрузке тоже равно нулю.

Таким образом, в дифференциальном магнитном усилителе напряжение на нагрузке при отсутствии тока в управляющей обмотке равно нулю. Тем самым устраняется еще один недостаток дросселя насыщения и простого магнитного усилителя.

Обмотки начального подмагничивания служат для создания начального подмагничивания сердечников усилителей. Величина тока в них устанавливается такой, чтобы рабочая точка лежала на середине прямолинейного участка спадающей части кривой изменения абсолютной магнитной проницаемости (см. рис. 1.15).

Если на управляющие обмотки подать управляющее напряжение U=, такой полярности, какая указана на рис. 1.17, то вследствие несогласного включения управляющих обмоток магнитный поток Ф₁₌, созданный током в управляющей обмотке W_у1 левого усилителя, будет складываться с магнитным потоком начального подмагничивания Ф_п1, и результирующий магнитный поток намагничивания увеличится. Это вызовет уменьшение абсолютной магнитной проницаемости сердечника левого усилителя, отчего индуктивность и индуктивное сопротивление его рабочей обмотки W_р1 уменьшатся, а величина рабочего тока I₁~ увеличится. Магнитный поток Ф₂=, созданный током в управляющей обмотке W_у2 правого усилителя, наоборот, будет направлен против магнитного потока начального подмагничивания Ф_п2, и результирующий магнитный поток намагничивания уменьшится. Это приведет к увеличению абсолютной магнитной проницаемости сердечника правого усилителя, отчего индуктивность и индуктивное сопротивление его рабочей обмотки W_р2 возрастут, а величина рабочего тока I₂~ уменьшится.

Следовательно, токи I₁~ и I₂~ уже не будут равны, причем I₁~ будет больше I₂~. Поэтому ток в нагрузке будет равен

I_н = I₁~ – I₂~,

при этом он будет направлен в сторону большего тока I₁~ и создаст на нагрузке усиленное напряжение.

При изменении полярности управляющего напряжения соотношение между токами I₁~ и I₂~ изменится на обратное. Ток I₂~ станет больше тока I₁~, поэтому ток в нагрузке I_н изменит свое направление и будет протекать в сторону большего тока I₂~. Это приведет к изменению полярности усиленного напряжения на нагрузке.

Таким образом, в дифференциальном магнитном усилителе полярность напряжения на нагрузке зависит от направления тока в управляющей обмотке, т. е. от полярности управляющего сигнала. Значит, в дифференциальном магнитном усилителе устранены недостатки дросселя насыщения и простого магнитного усилителя.

Существенным недостатком дифференциального магнитного усилителя являются сравнительно большие потери энергии в рабочих обмотках при отсутствии управляющего сигнала. Это объясняется наличием магнитного потока обмоток начального подмагничивания, который уменьшает абсолютную магнитную проницаемость сердечника, поэтому несколько уменьшаются индуктивность и индуктивное сопротивление рабочих обмоток, отчего величина тока, а значит и величина потерь в них возрастает.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 908; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 212223 24 25 26 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!