Магнитные усилители

Рис.1.2.2. Зависимость индуктивности дросселя от толщины немагнитного зазора

Магнитные усилители (МУ) или дроссели с подмагничиванием применяются для автоматического регулирования напряжения. МУ представляют собой индуктивную катушку со стальным сердечником, подмагничиваемым постоянным током. Изменение тока подмагничивающей обмотки (тока управления) позволяет менять степень насыщения магнитопровода и тем самым регулировать индуктивное сопротивление рабочей катушки МУ.

Рис.1.2.3. Электрическая схема магнитного усилителя

Обычно в МУ используется трехстержневой сердечник.

На среднем стержне располагается обмотка управления (ОУ). Катушки переменного тока соединяются так, чтобы их потоки в среднем стержне были направлены встречно, тогда в ОУ переменная ЭДС не возникает. Устройство называется усилителем, так как расходуя небольшую мощность в активном сопротивлении обмоток управления, можно управлять значительно большей мощностью в цепи нагрузки (подобно тому, как в транзисторном усилителе, изменяя меньший ток базы, можно управлять большим током коллектора). Основное уравнение МУ токов для средних за полупериод значений токов:

. Зависимость тока от тока управления в установившемся режиме работы называется характеристикой управления.

Обычно ее строят в зависимости от приведенного к рабочей цепи тока управления

. (1.4.1.)

Изменение направления не вызывает изменения магнитного состояния сердечника и характеристика симметрична относительно . Наклон характеристики на линейном участке определяет коэффициент усиления по току:

, (1.4.2)

коэффициент усиления по мощности:

. (1.4.3)

Характеристика управления реального МУ отличается, так как при по нагрузке протекает .

С ростом повышается степень насыщения магнитопровода При сильном насыщении рост тока прекращается, поэтому рабочий участок ограничивается пределами .

Рис.1.2.6. Схема магнитного усилителя с положительной

Для увеличения используют положительную обратную связь, то есть значительная часть энергии, необходимая для создания подмагничивающего потока, подводится из нагрузочной цепи усилителя.

Рис. 1.2.7. Принципиальная схема магнитного усилителя

В этой схеме включается через выпрямитель и дополнительную обмотку ОС. Магнитные потоки в ОУ и ОС совпадают. Так как большая часть суммарного магнитного потока создается обмоткой ОС, то мощность, затрачиваемая в ОУ, может быть значительно меньше, чем в МУ без ОС.

Для МУ с внешней обратной связью основное уравнение: . Через обмотку ОС обычно протекает . Тогда коэффициент МУ с обратной связью:

Рис.1.2.8. Характеристика управления МУ с внешней обратной связью.

, (1.2.4)

где - коэффициент обратной связи.

Достоинством МУ является то, что он изготавливается из неизнашивающихся надежных деталей, имеет высокий КПД, обеспечивает хорошее усиление и очень стабильную характеристику вход – выход, может быть выполнен практически на любую мощность, с любым числом входных обмоток.