Магнитные усилители

April 22, 2010 by admin Комментировать »

Магнитные усилители применяются в промышленной элект­ронике для регулирования мощности, используемой в той или иной нагрузке или системе. Магнитные усилители могут управ­лять большими мощностями при управляющих сигналах очень малой мощности. Они отличаются от обычных НЧ- и УВЧ-уси­лителей тем, что в них вместо транзисторных элементов ис­пользуется специальный дроссель, называемый насыщающимся дросселем, который снабжен специальными обмотками, позво­ляющими регулировать выходную мощность. Магнитные уси­лители могут изготавливаться на значительные .мощности. Они отличаются большим сроком службы, высокой прочностью и простотой конструкции. Их основные недостатки немногочис­ленны: узкая полоса пропускания и высокий уровень нелиней­ных искажений. Однако для усиления звуковых сигналов маг­нитные усилители не применяют, а для усиления мощности эти недостатки не существенны.

Рис. 2.8, а поясняет принцип работы магнитного усилителя. В усилителе используется трехстержневой ,(Ш-образный) сер­дечник, подобный применяемым в стандартных трансформато­рах. Сердечник изготовляется из магнитного материала, имею­щего прямоугольную (Петлю гистерезиса (штриховая линия на рис. 2.8,6).

Магнитная проницаемость материала сердечника не являет­ся фиксированной величиной, а зависит от величины магнитной индукции (соответствующая кривая приведена на рис. 2.8, б). Заметим, что магнитная проницаемость, имеющая малую вели­чину при нулевом значении напряженности магнитного поля, вначале нарастает с увеличением напряженности намагничи­вающего поля и достигает максимальной величины при неко­тором среднем уровне напряженности магнитного поля непо­средственно леред переходом сердечника в насыщенное состоя­ние. При дальнейшем увеличении напряженности намагничи­вающего поля магнитная проницаемость уменьшается до весь­ма малой величины.

Поскольку поток магнитной индукции пропорционален маг­нитной проницаемости, индуктивность катушки уменьшается по тому же закону, что и магнитная проницаемость. Поэтому при достижении насыщения .индуктивность резко уменьшается. Это

Следует из выражения для индуктивности катушки

clip_image002 (2.7)

где L — индуктивность, Г;

N — число витков катушки, сцепленных с магнитным пото­ком;

Ф — поток магнитной индукции, Вб; I — намагничивающий ток, А.

Как видно из уравнения (2.7), индуктивность прямо пропор-циональна произведению числа витков катушки на поток маг­нитной индукции, воздействующий на эти витки. Поэтому, по-скольку при изменении магнитной проницаемости меняется по­ток магнитной индукции, меняется соответственно и индуктив­ность.

В магнитном усилителе, показанном на рис. 2.8, а, можно изменять величину магнитной проницаемости сердечника при помощи управляющей обмотки L3. Эта обмотка имеет большое число витков, что позволяет менять степень насыщения сердеч­ника.

clip_image003

Рис. 2.8. Типичная схема магнитного усилителя (а) и зависимость магнитной индукции и магнитной проницаемости материала сердечника от напряженно­сти магнитного поля (б).

При этом также изменяются индуктивности обмоток L1 и L2– Так как эти обмотки включены в цепь источника переменного напряжения последовательно с нагрузочным сопротив­лением Rн, то выделяемая на нагрузке мощность может непо­средственно управляться уровнем насыщения, устанавливае­мым подмагничивающим током, протекающим через обмотку L3. Если управляющее напряжение, определяющее величину этого тока, возрастает, то сердечник приближается к состоя­нию насыщения и магнитная проницаемость уменьшается. При уменьшении магнитной проницаемости индуктивности обмоток L1 и L2 также уменьшаются. Так как реактивное сопротивле­ние этих обмоток зависит от индуктивности (XL = 6,28fL), то мощность, отдаваемая в нагрузку, также меняется. Это проис­ходит (Потому, что при изменении индуктивности (а значит, и индуктивного сопротивления) меняется сдвиг фаз между током и напряжением; следовательно, изменяется и мощность в нагрузке:

P = EIcosФ. (2.8)

Если индуктивности обмоток L1 и L2 равны нулю, то сдвиг фаз между током в нагрузочном сопротивлении и напряжением также равен нулю. При этом cosФ = 1, и полная мощность ис­точника выделяется в нагрузке. При индуктивности же, отлич­ной от нуля, cosФ<l и мощность в нагрузке соответственно уменьшается.

Управляющая обмотка L3 намотана на среднем стержне сердечника, а катушки L1 и L2 расположены таким образом, что их суммарный магнитный поток в этом керне равен нулю, и поэтому они не индуцируют э. д. .с. в управляющей обмотке. Изменение направления управляющего тока в обмотке L3 не приводит к изменению напряжения на нагрузке, так как при любом направлении тока магнитный поток L3 усиливает маг­нитный поток одной обмотки и ослабляет магнитный поток другой. Однако сила тока управляющей обмотки регулирует напряженность магнитного поля, прикладываемого к сердечни­ку, и, следовательно, влияет на величину магнитной индукции в сердечнике.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты