ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 431
Скачиваний: 15
§ 9.3. М А ГН И ТН Ы Е У С И Л И ТЕЛ И |
351 |
Сравнивая выражения для Т и кр, замечаем, что |
|
кѵ = 4fT. |
(9.3.20) |
Для повышения коэффициента усиления в магнитном усилителе часто используется положительная обратная связь. На рис. 9.3.5 приведена схема магнитного усилителя с внешней положительной обратной связью. Положительная обратная связь осуществляется путем введения дополнительных обмоток обратной связи шос,
которые включены в схему так же, |
|
|||
как и соответствующие части управ |
|
|||
ляющей обмотки. Выпрямитель В |
|
|||
служит для преобразования выход |
|
|||
ного переменного тока в постоянный. |
|
|||
Постоянный ток, пропорциональный |
|
|||
среднему значению тока нагрузки, |
|
|||
протекает по обмоткам обратной свя |
|
|||
зи. При положительной полярности |
|
|||
входного сигнала и7магнитные потоки |
|
|||
обмоток управления и обмоток обрат |
|
|||
ной связи складываются. |
Это приво |
|
||
дит к увеличению коэффициента уси |
|
|||
ления усилителя. Изменение поляр |
|
|||
ности |
входного |
сигнала |
вызывает |
|
изменение направления |
потоков в |
Рис. 9.3.5. |
||
управляющих обмотках, |
но направ |
|||
ления потоков в обмотках обратной |
|
|||
связи |
остаются |
прежними. Магнитные |
потоки обмоток управле |
|
ния и обмоток обратной связи будут вычитаться. Это при водит к уменьшению коэффициента усиления. На рис. 9.3.6 показана статическая характе ристика магнитного усилителя с положительной обратной свя зью. Как видно, магнитный уси литель с обратной связью неоди наково реагирует на входные си гналы разной полярности. В реальных автоматических систе мах входной сигнал может коле баться около нулевого значения.
Для обеспечения одинакового коэффициента усиления при из менении полярности входного сигнала характеристику усилителя
смещают относительно начального положения вдоль оси абсцисс. Смещение осуществляется с помощью специальных обмоток, назы ваемых обмотками смещения, которые питаются постоянным током, полярность которого соответствует большей крутизне характери-
352 ГЛ . 9. Н Е Л И Н Е Й Н Ы Е Э Л Е М Е Н Т Ы А В ТО М А ТИ ЧЕСК И Х СИСТЕМ
стики. Следует, однако, заметить, что введение положительной обратной связи приводит к некоторому смещению минимума статической характеристики в сторону отрицательных токов и без специальных обмоток смещения. Это объясняется тем, что в про стейших усилителях при нулевом входном сигнале рабочий ток не равен нулю, следовательно, не равен нулю ток в обмотке обратной связи, не равно нулю подмагничивающее поле и ток в нагрузке не
является |
минимальным. |
|
|
||
|
При наличии положительной обратной связи вместо равенства |
||||
(9.3.7) |
следует записать |
|
|
||
|
|
|
Шр/р = I W y l у |
w ocI oc |
I, |
где I ос — ток в обмотках обратной связи. Обычно / 0о « / р. Тогда |
|||||
при /у > |
О |
|
(9.3.21) |
||
|
|
|
Шр/р (1 - ß) = іѵуіу, |
||
где |
ß = |
woc/wv — коэффициент |
обратной |
связи (обычно 0 < |
|
< |
ß < |
!)• |
описывающее работу магнитно |
||
|
Дифференциальное уравнение, |
||||
го усилителя с обратной связью, получится, если в уравнение (9.3.15) подставить производную daldlv из (9.3.16) и выражение /у из (9.3.21). При этом постоянная времени магнитного усилителя с обратной связью определится формулой
Г = |
ЛнШу |
(9.3.22) |
ifRyW^ (1 — ß) |
Подставляя в (9.3.19) отношение / р// у из (9.3.21), получим формулу для коэффициента усиления магнитного усилителя с об ратной связью:
Rywl (l - ß)2 |
(9.3.23) |
|
|
Сравнивая формулы (9.3.22) и (9.3.23), находим |
|
T = ^ - ( l - ß ) ( |
(9.3.24) |
Из формул (9.3.22) и (9.3.23) следует, что положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления и одновременно приводит к увеличению инерционности усилителя. Однако при одинаковых коэффициентах усиления постоянная времени усилителя с поло жительной обратной связью меньше постоянной времени усилите ля без обратной связи.
Из (9.3.18) и (9.3.22) следует, что для уменьшения инерционности магнитного усилителя необходимо повышать частоту / источника переменного напряжения и„. Инерционность магнитного усили теля снижается также, если при заданном коэффициенте усиления
356 ГЛ . 9. Н Е Л И Н Е Й Н Ы Е Э Л Е М Е Н Т Ы А ВТО М А ТИ ЧЕСК И Х СИСТЕМ
будут зависеть от величины входного сигнала иу и его полярности соответственно. Величина выходного напряжения определяется соотношением чисел витков w1 и w2.
Если элементы автоматической системы, включенные после маг нитного усилителя, работают на постоянном токе, то магнитные усилители делаются с выходом на постоянном токе. На рис. 9.3.11 показан магнитный усилитель с выходом на постоянном токе. Он
имеет положительную обратную связь и дополнительное подмагничивание, осуществляемое при помощи обмоток смещения. Когда входной сигнал иу равен нулю, в обмотках wp проходит переменный ток одинаковой амплитуды, вследствие чего по нагрузке і?н протекают равные, но противоположно направленные постоянные токи tj и і2. При иу Ф 0 один из сердечников под магничивается сильнее, а другой в меньшей степени, так как в одном из них поле смещения и поле управления действуют в од
ном направлении, а |
в |
другом — в противоположных направ |
|
лениях. Это приводит |
к |
тому, что амплитуды переменных токов |
|
в обмотках сердечников I и II, |
а также токи ij и і2 в нагрузке |
||
R„ не будут одинаковыми. Изменение полярности входного сигнала |
|||
вызовет изменение направления |
постоянного тока нагрузки. |
||
§ 9.4. Н Е Л И Н Е Й Н Ы Е Ф У Н К Ц И О Н А Л ЬН Ы Е П РЕ О БРА ЗО В А Т Е Л И |
357 |
Схема дифференциального усилителя, приведенная на рис. 9.3.7, применяется тогда, когда последующий элемент, например асинхронный двигатель, имеет лишь одну управляющую обмотку переменного тока. Мостовая схема усилителя имеет то же значе ние. Коэффициент полезного действия мостового магнитного уси лителя, вследствие меньших потерь в обмотках, несколько больше коэффициента полезного действия дифференциального усилителя. Преимуществом трансформаторного усилителя является простота
согласования с нагрузкой.
Часто исполнительный элемент автоматической системы имеет две дифференциальные обмотки управления. В этом случае обмот ки в качестве нагрузки включаются непосредственно в цепи про стейших магнитных усилителей, составляющих двухтактный уси литель, а питание усилителей остается общим.
Все рассмотренные схемы усилителей имеют одну управляющую обмотку и рассчитаны на один входной сигнал. Магнитный усили тель может иметь несколько управляющих обмоток, являющихся его входами. В этом случае выходной сигнал будет результатом суммарного действия всех входных сигналов усилителя. Выбором чисел витков управляющих обмоток обеспечивается необходимое соотношение коэффициентов усиления слагаемых, входящих в суммарный выходной сигнал.
Магнитные усилители нашли широкое применение в автомати ческих системах управления. Они надежны в эксплуатации, обла дают большим сроком службы, нечувствительны к вибрациям, вследствие того что не имеют подвижных частей. Они допускают большие перегрузки, не нуждаются в предварительном разогреве, как, например, электронные усилители, и обладают более высоким коэффициентом полезного действия, чем электронные усилители.
Двухтактные магнитные усилители обладают большой зоной линейности, которая практически позволяет считать их линей ными элементами. Коэффициент усиления магнитных усилителей достигает значения ІО3 10е на один каскад. Это позволяет уси ливать слабые сигналы постоянного тока мощностью 1C-19-г- 10-17
В-А [19].
Основным недостатком магнитного усилителя является его инерционность. Постоянная времени магнитного усилителя
сбольшим коэффициентом усиления может исчисляться секундами. § 9.4. Нелинейные функциональные преобразователи на диодах
Различные нелинейные операции над сигналами можно осуще ствить электрическими цепями с диодами. Основной характери стикой диода является его волыпамперная характеристика і — ф (и), показывающая зависимость тока і, протекающего через Диод, от приложенного к нему напряжения и. На рис. 9.4.1
