ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Однотактный магнитный усилитель



Для устранения недостатков простейшего магнитного усилителя применяют конструкцию, состоящую из двух дросселей. При этом рабочие обмотки Wр соединяют либо параллельно, либо последовательно, но так, чтобы в обоих случаях магнитные потоки, создаваемые током в сердечниках, охваченных обмоткой управления Wу, были направлены встречно и благодаря этому не индуктировали в ней Э.Д.С. основной частоты. Такие усилители получили название однотактных.

При параллельном соединении рабочих обмоток рис.1.3

Рисунок 1.3. – Однотактный усилитель с параллельным соединением рабочих обмоток

и синусоидальном напряжении U~ в каждом из сердечников будут проходить синусоидально изменяющиеся магнитные потоки Ф1~ и Ф2~ , создаваемые токами в обмотках Wp1 и Wp2. При согласованном включении обмоток потоки находятся в противофазе рис.1.4,а, что для обмотки управления равносильно отсутствию переменного потока в сердечнике Ф~= Ф1~ + Ф~2=q. Очевидно, что в этих условиях Э.Д.С. основной частоты не индуктируется.

Рисунок 1.4 – Графики изменения: а- магнитных потоков, б- токов

При подаче управляющего сигнала, в один полупериод питающего напряжения поток Фу будет складываться с потоком Ф1~ в одном сердечнике и вычитаться с Ф2~ в другом, а каждый последующий полупериод, наоборот вычитаться с Ф1~ и складываться с Ф2~ . Нелинейность кривой намагничивания приводит к тому, что проходящие через обмотки Wр1 и Wр2 токи оказываются несимметричными, содержащими четные гармоники рис.1.4,б. Так как ток в нагрузке равен сумме токов, протекающих через обмотки Wp1 и Wp2 , то он симметричен, т.е. не содержит четных гармоник, которые циркулируют лишь внутри замкнутого контура, создаваемого обмотками Wp1 и Wp2. В результате параллельное соединение рабочих обмоток позволяет создать хорошо управляемый магнитный усилитель с симметричной формой тока в нагрузке, свободный от отмеченных ранее двух недостатков.

Однако короткозамкнутый контур, состоящий из обмоток Wp1 и Wp2 существенно увеличивает постоянную времени усилителя. Поэтому в тех случаях, когда необходимо получить минимальное время запаздывания, применяют последовательное соединение рабочих обмоток.

При последовательном соединении рабочих обмоток Wp1 и Wр2 рис.1.5 через нагрузку и обмотки проходит один и тот же ток, который будет симметричен т.к. сумма Хр1 и Хр2 в различные полупериоды питающего напряжения остается постоянной. Действительно, если в один полупериод Ф~1 и Фу складываются, а Ф~2 и Фу вычитаются и Х’р1< Х’р2, то в последующий полупериод происходит обратное и возникает неравенство Х”р1 > Х”р2. Очевидно, что при равенстве параметров сердечников и обмоток Х’р1 = Х’’р2 и Х”р1 = Х’р2. Однако синусоидальность проходящего через рабочие обмотки тока нагрузки, а следовательно, и синусоидальность напряженности поля H~ приводит

Рисунок 1.5 – Однотактный магнитный усилитель с последовательным соединением рабочих обмоток

в результате нелинейности кривой намагничивания рис.1.6,а к асимметрии магнитной индукции, а следовательно потока в сердечниках рис.1.6,б

Эти несимметричные (содержащие четные гармоники) потоки индуктируют в обмотке управления несимметричные Э.Д.С. Е1 и Е2, сумма которых создает в цепи управления ток удвоенной частоты. Величина тока двойной частоты в обмотке управления зависит от числа витков и сопротивления цепи обмотки, и при определенных условиях Э.Д.С. в ней достигает весьма больших значений. Поэтому в устройствах, где появление в обмотке управления больших по величине Э.Д.С. удвоенной частоты нежелательно, следует отдать предпочтение параллельному соединению рабочих обмоток.

Рисунок 1.6 – Графики изменения: а- магнитной индукции; б- магнитных потоков и э.д.с.

Основной характеристикой магнитного усилителя является статическая. Это зависимость действующего или среднего значения тока в нагрузке от тока управления рис.1.7. На характеристике можно отметить две характерные точки I (точа пересечения характеристики с осью ординат), определяющая ток холостого хода – I0, и точку, лежащую непосредственно за перегибом кривой и соответствующей максимальному току Iк.Отношение этих величин называют коэффициентом кратности тока в нагрузке.

Рисунок 1.7. – Статическая характеристика МУ

Наряду со статической характеристикой установившийся режим работы магнитного усилителя характеризуется также коэффициентами усиления и полезного действия.

Коэффициент усиления по току представляет собой отношение приращения тока в цепи нагрузки ∆Iн к приращению тока в цепи управления ∆Iу, а с учетом закона равенства м.д.с. (Iу∙Wу=Iн∙Wр)

. (1.6)

Коэффициент усиления по напряжению:

. (1.7)

Коэффициент усиления по мощности:

(1.8)

У реальных магнитных усилителей коэффициент КР= 10-100. Коэффициент полезного действия магнитного усилителя учитывает потери в рабочих обмотках усилителя:

, (1.9)

где R=RH + RP – суммарное активное сопротивление нагрузки RH и рабочих обмоток RP.

При использовании магнитного усилителя в качестве элемента системы автоматического регулирования важное значение имеют его динамические свойства. При внезапном изменении входного напряжения ток управления устанавливается не сразу из-за влияния индуктивности обмотки управления, ток и напряжение нагрузки практически не отстают во времени от тока управления. Переходные явления в магнитных усилителях носят весьма сложный характер. На их характер и скорость влияют процессы в цепях управления, обратной связи, смещения, рабочих обмоток, а также перемагничивание стали, гистерезис, вихревые токи, вид нагрузки. Но, как показывает опыт, магнитный усилитель, если иметь ввиду линейную часть статической характеристики, может быть описан в виде:

, (1.10)

где - постоянная времени, с;

- коэффициент усиления по напряжению.

Уменьшить постоянную времени Т можно за счет применения положительной обратной связи, увеличения частоты питающего напряжения.





Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.219.31.204 (0.006 с.)