Магнитные усилители широко применяют в электроприводе. Они просты до конструкции, обладают высокой надежностью, не требуют специального ухода. Прежде чем изучать магнитный усилитель, рас­смотрим

Магнитные усилители широко применяют в электроприводе. Они просты до конструкции, обладают высокой надежностью, не требуют специального ухода. Прежде чем изучать магнитный усилитель, рас­смотрим работу дросселя. Сердечник его изготовляют из магнито-мягкой стали с высокой магнитной проницаемостью μ_а. Известно, что с увеличением напряженности Н магнитного поля рост индукции В замедляется и почти прекращается (рис. 2.37, а). Это соответствует уменьшению магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника (рис. 2.37, б). Индуктивность катушки зависит от магнитной проницаемости

где: μ_а – абсолютная магнитная проницаемость среды (сердечника); w - число витков катушки S - поперечное сечение; l - длина катушки.

Рис. 2.37. Характеристика намагничивания

Следовательно, с увеличением насыщения уменьшаются индуктивность и сопротивле­ние катушки X_l = wL.

Изменять насыщение можно двумя способами: 1) изменяя переменный ток в катушке; 2) с пoмoщью постоянного тока, протекающего по специальной подмагничивающей обмотке. Таким образом, получим дроссель с подмагничиванием постоянным током (рис.2.38, а). Если на рабочую обмотку подается переменное напряжение U, то создается некоторый переменный магнитный поток Ф и индукция В = U / (4,44fwS), зависящие для данного дросселя только от приложенного переменного напряжения. Если подмагничивание отсутствует, то для создания заданного изменения индукции достаточно малого переменного тока. Для получения заданного изменения индукции теперь должен протекать больший ток. Если увеличить подмагни­чивание, то ток будет еще больше. Следовательно, при од­ном и том же переменном на­пряжении переменный ток бу­дет различным, в зависимости от величины постоянного тока. Чем больше постоянный ток подмагничивания, тем мень­ше индуктивное сопротивление Xl и тем больше переменный ток.

Переменный ток с увеличе­нием насыщения становится не­синусоидальным (Рис. 2.38, б), В обмотке подмагничивания переменный поток Ф будет наводить переменную ЭДС и по цепи постоянного тока потечет еще и переменный ток. Эти яв­ления нежелательны, поэтому можно включить фильтрующий дроссель индуктивностью L_ф, который снизит переменную составляющую тока. Чтобы из­бавиться от этих недостатков, применяют схему, состоящую из двух сердечников.

Рис. 2.38. Схема дросселя с подмагни­чиванием

Рис. 2.39. Схема без обратной свя­зи (а) и логическая цепочка (б)

Рабочие обмотки соединяют между собой последовательно, а подмагничивающая обмотка охватывает сразу два стержня двух сердечников. Переменные поток в них направлены встречно, поэтому в подмагничивающей обмочке переменная ЭДС теперь не наводится. Схема стала симметричной и переменный ток тоже стал симметричным (не содержащим четных гармоник), т. е. по форме ближе к синусоидальному. Такой дроссель можно использовать как магнитный усилитель, если последовательно с его рабочими обмотками включить нагрузку Z.

При малом токе управления насыщение сердечника мало, магнитная проницаемость велика и индуктивные сопротивления рабочих обмоток значительны. Следовательно, через них и через нагрузку протекает незначительный ток. Ели же увеличить ток управления то наступит насыщение сердечника. Это вызовет снижение магнитной проницаемости, индуктивности и индуктивного сопротивления рабочих обмоток. Переменный ток сразу же возрастет, т. е. по нагрузке потечет больший ток. Одновременно возрастет напряжение на нагрузке, а напряжение на рабочих обмотках уменьшится на такую же величину, так как в сумме они должны составить сетевое напряжение. Однако коэффициент усиления будет невелик, поэтому применяют схему с положительной обратной связью (рис. 2.41). Одна диагональ выпрямительного моста включена последовательно с нагрузкой, а другая питает реостат R₀._c и обмотку обратной связи No.c. Потоки обратной связи и управляющие обмотки направлены согласно. Чем больше управляющий сигнал а следовательно, и насыщение, тем больше ток и поток обратной связи. Это вызывает еще большее насыщение и больший ток, протекающий через рабочие обмотки и нагрузку. Таким образом, увеличением управляющего сигнала увеличивается напряжение на нагрузке.. Реостат R_Q._C служит для регулирования обратной связи с увеличением R₀.c обратная связь ослабляется.

Существуют и другие схемы магнитных усилителей: с внутренней обрат­ной связью, несколькими обмотками управления, дифференциальные и др. Их недостатки - большая масса и электромагнитная инерционность, поэтому применение магнитных уси­лителей ограничено. Если же не требуется быстрого реагирования выходного напряжения на изменение управляющего сигнала, то они с успехом могут при­меняться в различных схе­мах управления.

Дата добавления: 2015-08-27