Магнитные усилители принцип действия

Магнитный усилитель

Магнитные усилители принцип действия

Как устроен и работает магнитный усилитель. Схема. (10+)

Магнитный усилитель

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Магнитный усилитель позволяет управлять переменным током, проходящим через него, путем пропускания небольшого управляющего постоянного тока через управляющую обмотку.

Принцип действия магнитного усилителя

Вспомним формулу:

Вашему вниманию подборка материалов:Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
[Индуктивность, Гн] = 1.257E-9 * [Магнитная проницаемость сердечника] * [Площадь сечения магнитопровода, кв. мм] * [количество витков]2 / [Длина средней магнитной линии сердечника, мм]

Принцип действия магнитного усилителя основан на интересном свойстве ферромагнитных материалов. Этим материалам свойственно насыщение. Это означает, что в ненамагниченном состоянии магнитная проницаемость может быть несколько тысяч или несколько десятков тысяч (для трансформаторного железа). При такой высокой магнитной проницаемости индуктивность катушки, намотанной на сердечнике, будет большой. Большим будет и модуль сопротивления переменному току. Путь переменному току будет практически перекрыт. Магнитный усилитель закрыт.

Но все меняется, если достаточно сильно (до насыщения) намагнитить сердечник. При этом его магнитная проницаемость приблизится к единице. Индуктивность, а значит модуль сопротивления, уменьшится в тысячи или десятки тысяч раз. Магнитный усилитель откроется.

Рисунок иллюстрирует описанный процесс. Магнитная индукция, характеризующая интенсивность магнитного поля, отложена по вертикальной оси. Сначала она быстро нарастает при небольшом росте электрического тока. Потом происходит перелом графика. Индукция уже растет намного медленнее по отношению к силе тока. Когда магнитный усилитель закрыт, сила тока располагается между точками 1 — 2. Сила тока через открытый магнитный усилитель находится между точками 3 — 4.

На этом рисунке мы видим график тока через магнитный усилитель в его разных режимах. A1 — усилитель открыт. A2 — усилитель закрыт. A3 — промежуточное состояние. Мы видим, что в открытом или закрытом состоянии магнитный усилитель практически не искажает сигнал. Но вот в промежуточном состоянии искажения очень существенные.

Кроме того в промежуточном состоянии достаточно высоки потери на перемагничивание сердечника. В таком режиме магнитный усилитель используется только, если нагрузка не чувствительна к искажению формы сигнала или происходит последующая фильтрация. Замечу, что искажения, вносимые магнитным усилителем, довольно безобидные.

Читайте также  Кофеварка гейзерного типа принцип работы

В выходном сигнале нет высших гармоник.

Устройство, схема

Типичный магнитный усилитель состоит из двух совершенно одинаковых дросселей с двумя обмотками, соединенных, как показано на схеме.

Силовые обмотки L2 и L3 соединены параллельно. Выводы 1 — 2 предназначены для подвода переменного тока, которым мы хотим управлять. Они включаются последовательно с нагрузкой. Управляющие обмотки соединены последовательно навстречу друг другу, чтобы напряжение на одной равнялось минус напряжению на другой.

Очень важно, чтобы дроссели были максимально идентичными. Напряжение на обмотке L1, наводимое с обмотки L2, должно быть в точности равно напряжению на обмотке L4, наводимому с обмотки L3. Тогда на выводах 3 — 4 вообще не будет напряжения, что необходимо для правильной работы устройства.

Возможным вариантом является намотка обоих дросселей на одном Ш — образном сердечнике.

Здесь обмотка L1 подмагничивает оба дросселя. В обмотке L4 нет необходимости. Ниже мы рассчитаем количество витков для управляющих обмоток. Число витков обмотки L1 во втором исполнении равно числу витков обмотки L1 в первом исполнении. Может показаться, что второе исполнение экономит медь, ведь не нужно мотать вторую управляющую обмотку. Но на самом деле. Длина витка L1 во втором исполнении значительно больше, чем в первом. Экономия меди есть, но не очень большая.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. . [2] сообщений.

Здравствуйте. Измерение постоянного тока. Токовые клещи Вы пробовали делать или это теоретические разработки? Если делали можно рабочую схему с данными. Хотелось ее сделать. Читать ответ…

Поясните пожалуйста, как понимать элементы формул '1.257E-9', '2.5E5', '1.257E-3' и т.п. Благодарю. Читать ответ…

Еще статьи

Тиристорное переключение нагрузки, коммутация (включение / выключение)…
Применение тиристоров в качестве реле (переключателей) напряжения переменного то…

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. …
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное….

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить…
Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука…
Включение светодиодов в светодиодном фонаре….

устройство для резервного, аварийного, запасного питания котла, циркул…
У меня установлен газовый отопительный турбо котел, требующий электропитания. Кр…

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко…
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема….

Читайте также  Принцип работы плунжерного насоса высокого давления

Расчет теплоотвода (радиатора охлаждения) силового элемента (транзисто…
Как рассчитать систему отвода тепла от силового элемента электронной схемы…

Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, исто…
Как работает мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание прин…

Источник: https://gyrator.ru/magnitnyi-usilitel

1. Принцип действия магнитного усилителя

Магнитные усилители принцип действия

МАГНИТНЫЕУСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

§ 23.1. Назначение и способы введения обратной связи

Характеристикимагнитного усилителя могут бытьзначительно улучшеныза счет введения дополнительноговоздействия, завися­щегоот тока или напряжения на выходеусилителя. Такое воздейст­вие,подаваемое с выхода усилителя на еговход, называется обрат­нойсвязью.

В магнитныхусилителях различают положительную иотрицате­льную, внешнюю и внутреннюю,жесткую и гибкую обратную связь.

Приположительнойобратнойсвязи выходной сигнал, подавае­мыйна вход усилителя, складывается(суммируется) с входнымуправляющимсигналом. При положительной обратнойсвязи повы­шается»кбэффйцйент усиления и улучшаетсябыстродействие маг-нйтн6го:усилитёля. :

Приотрицательнойобратнойсвязи выходной сигнал, подавае­мыйна вход усилителя, вычитается из входногоуправляющего сиг­нала.За счет отрицательной обратной связиулучшается стабиль­ностьпреобразования входного сигнала ввыходной, т. е. улучшают­сяизмерительные свойства магнитногоусилителя.

Однако при отрицательнойобратной связи уменьшается коэффициентусиле­ния.Поэтому в магнитных усилителях наибольшеераспространение получила положительнаяобратная связь.

Если специально неогово­рено,какой вид обратной связи используется,то под словами «маг­нитныйусилитель с обратной связью» обычнопонимается именно усилительс положительной обратной связью.

Дляосуществления внешнейобратнойсвязи предусматривается специальнаяобмотка обратной связи, котораярасполагается на сер­дечникахусилителя так же, как и обмотка управления.При внут­реннейобратнойсвязи никакой дополнительной обмоткиобратной связине требуется. Сигнал обратной связипроходит в виде состав­ляющейчерез рабочие (выходные) обмоткиусилителя.

При этом последовательнос рабочими обмотками включаютсяоднополупери-одныевыпрямители. За счет постоянной(выпрямленной) составля­ющейвыходного тока создается магнитныйпоток обратной связи, изменяющийстепень насыщения сердечника усилителя.При поло­жительнойобратной связи магнитный поток обратнойсвязи сумми­руется с магнитным потокомобмотки управления и насыщение сер­дечникаувеличивается.

Поэтому в литературеусилители с внутрен­нейобратной связью иногда называютусилителями с самонасыщениемили самоподмагничиванием.

Прижесткойобратнойсвязи сигнал обратной связи пропорци­оналенвыходному сигналу. При гибкойобратнойсвязи сигнал об­ратнойсвязи пропорционален скорости изменениявыходного сиг­нала.Следовательно, гибкая обратная связьдействует лишь в пере­ходномпроцессе, т. е. при изменении выходногосигнала. Она и предназначенадля улучшения динамики работы магнитногоусили­теля.

§ 23.2. Однотактный магнитный усилитель с внешней обратной связью

Типовыесхемы магнитных усилителей с внешнейобратной связью приведенына рис. 23.1. Эти магнитные усилители кромерабочей об­моткишри обмотки управления wyимеютспециальную обмотку об­ратнойсвязи wqc,вкоторую подводится сигнал с выходаусилителя.

Существуетдва вида внешней обратной связи: по токуи по на­пряжению.В схеме по рис. 23.1, авобмотку обратной связи подает­сявыпрямленный ток нагрузки /н.Таким образом осуществляется обратнаясвязь по току. В схеме по рис. 23.1, бв обмоткуобратной связиподается выпрямленное напряжениенагрузки Un.Такосуще­ствляетсяобратная связь по напряжению. Направлениетока 1Жвобмотках обратной связи постоянно иопределяется полярностью подключенияих к выпрямителю.

Читайте также  ПБВ трансформатора принцип действия

Если действие тока/„,. в обмотке wxусиливаетдействие тока управления /ув обмотке шу,то имеем положительнуюобратную связь. Магнитодвижущие силыобмоток управленияи обратной связи при этом складываются.Перейти от положительнойобратной связи к отрицательной можнопутем изме­ненияполярности (направления) тока управленияв обмотке wyилипеременойконцов обмотки шж,подключаемойк выпрямителю.

Вэтом случае магнитодвижущие силы обмотокуправления и обрат­нойсвязи вычитаются.

Всхеме (рис. 23.1, а) нагрузка может бытьвключена как посто­янного,так и переменного тока. Нагрузкапостоянного тока RKвключенапоследовательно с обмоткой обратнойсвязи wx,т.е. по­слевыпрямителя. Нагрузка переменного токавключается до вы­прямителя.В этом случае выпрямитель служит толькодля осущест­вленияобратной связи. В некоторых случаях ипри нагрузке посто-

янноготока для питания обмотки обратной связииспользуется отдельныйвыпрямитель, что повышает стабильностьхарактеристик магнитногоусилителя.

Обратнаясвязь по напряжению обычно применяетсяв мощных магнитныхусилителях, т. е. при больших токахнагрузки. В этом случаедля выпрямителя в цепи обратной связипо току потребова­лись бы диоды набольшие токи, которые имеют большиегабариты ииспользуются со специальными охладительнымирадиаторами. Да исаму обмотку обратной связи потребовалосьбы выполнять очень толстымпроводом.

Сточки зрения принципа действия разницымежду усилителя­мис обратной связью по току и по наиряжениюнет.

Длястатической характеристики идеальногомагнитного усили­теля(см. § 22.5) при наличии обратной связиуравнение (22.17) бу­детиметь вид

гдезнак плюс соответствует положительнойобратной связи, а знак минус— отрицательной.

Посколькудлина пути /для постоянного и переменногомагнит­ныхпотоков у большинства магнитныхусилителей одинакова, мож­нозаписать равенство напряженностеймагнитного поля:

гдеЯср— среднее за пол периода значениенапряженности перемен­ногомагнитного поля; Я=— напряженность постоянного магнитно­гополя, создаваемого совместными действиямиобмоток управле­нияи обратной связи; Я=У± Нж.

Напряженностьмагнитного поля, создаваемого обмоткойобрат­нойсвязи,

Такимобразом, коэффициент обратной связипредставляет со­бойотношение постоянной составляющейнапряженности обратной связик среднему значению напряженностипеременного поля. Чис­ленноон определяется как отношение числавитков обмотки обрат-

В этом уравнениизнак минус соответствует положительнойоб­ратной связи, а знак плюс —отрицательной.

Длявнешней обратной связи характерно то,что можно разо­мкнутьобмотку обратной связи, а работоспособностьмагнитного усилителясохранится. Коэффициент обратной связипри этом ра­вен нулю, а все формулыбудут аналогичны приведенным в гл. 22,еслиподставить А. = 0.

Сучетом (23.2) и обозначая коэффициентыусиления магнитно­гоусилителя без обратной связи через k,Q(потоку), kuo(понапря­жению),А>0(по мощности), получим значение этихкоэффициентов приналичии обратной связи:

Такимобразом, в магнитных усилителяхположительная обрат­наясвязь повышает усиление тока, напряженияи мощности.

Теоретическипри А»0(.=1коэффициенты усиления стремятся кбесконечности.Напомним, что вывод формул был проведендля идеальногомагнитного усилителя. На практике приА. >1усили­тельпереходит в релейный режим работы, прикотором ток нагруз­киизменяется скачкообразно, аналогичноскачкообразному измене­ниютока в цепи контактов реле при егосрабатывании. Такой ре­жиммагнитного усилителя используется вбесконтактных магнитныхреле, рассматриваемых в гл. 26.

Источник: https://studfile.net/preview/7585220/page:13/