10. По |
полученным |
значениям / к р 1 |
и / |
к р 2 |
находим / б р 1 и / б р 2 |
|
|
= |
/ к р 1 |
= |
0,185 |
' = |
5,07. Ю-з а; |
|
|
U |
- г г — |
- и,-- |
г |
|
|
Гб.р1'~ |
И, |
|
|
36,5 |
|
|
|
|
|
|
|
‘2131 |
|
|
|
|
|
|
Лс.р2-'э.к0 |
|
0 ,2 2 6 - 3 0 ,4 .1 0 - » |
1,33.10-» а. |
|
/ Л„о = ------4 |
-------------= |
------------ ГГТ-----------= |
|
'б.р2 |
|
|
|
|
|
|
147 |
|
|
11. |
Определяем |
значения |
Ua.6.pi |
и t/3 .o.p2, соответствующие значениям ток |
7o.pi и / б.р2- |
|
|
|
|
|
|
Р> 5 в |
|
|
При 0 = 20° по кривой рис. 6.16 при |
|
|
|
|
(У. |
|
|) — 0,575 в, |
^э.б.р2 (20°) — 0,35 в. |
|
|
э.б.р1(20( |
|
|
|
|
|
|
|
|
С учетом температуры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20—0 |
|
|
|
Уз.б.Р1 = ^ э .б .Р1(20).1,-2 |
10 |
= 0,575-1.2 ‘10 |
= 0 ,8 3 |
в; |
|
|
|
|
|
|
20—50 |
|
|
20—50 |
|
|
^Э.б.р2=^э.б.р2(20).1,2 1 0 |
= |
0,35-1,2 1 0 |
= 0,2 |
в . |
Находим рабочие токи эмиттера в крайних режимах |
|
|
|
7s.pi = |
Ai.pl + |
As.pl = 0,185 -j-0,005 — 0,19 а; |
|
|
/3.p2= |
^ . p2+ |
W |
|
;=0'226+ ° - 001 = ° > ^ 7 “ • |
|
12.Определяем значения Eq и 7?б по (6.55) и (6.56)
R» ^Э.р2 As.pl -~ А».р1 |
As.p2 ) + ^з.6 .р2 |
/ б.р! ~ |
^з.б.р! Asp2 |
Е6 = |
As.pl — U.p2 |
|
|
|
|
|
60(0,227.5,07.10-» — 0,19.1,33.10-») + |
|
5,07-10-* — |
|
|
+ 0,2.5,07.10-» — 0,83.1,33.10-» |
14,4 в; |
— 1,33.10-з |
= |
|
|
^ з ^ з .р 2 |
^ э .р !) -| ^э,б ,р 2 |
^ э .б .р ! |
/?б = |
Al.pl ^б.р2 |
|
|
|
|
|
60(0,227 — 0,19) + 0,2 — 0,83 |
425 ом. |
5,07.10-3— 1,33.10-» |
|
|
|
13. Находим сопротивления Rl и R* по (6.58) |
и (6.57): |
/?б = |
100 |
• 425 = 497 ом\ |
|
100— 14,4 |
Яб = |
100 |
•425 = 2950 ом. |
|
14,4 |
14.Определяем минимальное входное динамическое сопротивление трио
Лцз.мин(20)= ^21э.мин/1/21э.макс сначала для 0 = 2 0 °, при этом учитывается зави симость Й2 1 э от тока коллектора:
|
|
‘21Э.ШШ (20) |
kfti h21э.гар.мнн |
= 1 ,1 -4 0 = 44; |
|
^11э.ыин(20) • |
^21 э.м ин '^21 э.макс |
44/0,2 |
220 ОМ, |
где "/21э.макс — °>2 1/ а и из |
табл - |
6 -2 - |
|
|
|
|
При уменьшении температуры уменьшается и йИэмин |
|
|
|
|
|
0—20 |
|
0—20 |
|
й11|э.мин - ^11э.мин(20) • |
1>16 |
1 0 = |
220-1,16 10 |
= 164 ом. |
Минимальное входное сопротивление каскада, являющееся сопротивлением |
нагрузки для предыдущего каскада |
|
|
|
|
П |
_ О |
|
П’э.мнн |
|
164-425 |
119 ом. |
^нагр |
/Хвх.мнн |
‘11 э.мин ' |
-Яб |
164 + |
425 |
|
|
|
|
|
15. Определяем максимальное значение переменной составляющей в токе |
базы триода выходного каскада |
|
|
|
|
|
|
|
/б = / K//ia s l = |
94,5- 10_а/ 36,5 = 2 ,6 -10_3 а. |
16. Определяем по (6.59) максимальный |
входной |
ток |
выходного каскада, |
являющийся током нагрузки предыдущего каскада |
|
|
С р “ |
' и |
- ;« ( | |
г |
) = |
2 , 6 1 0 - » ( | т |
- ^ - ) |
= 3,6 - Ю - 'а . |
Далее аналогично рассчитывается первый каскад по заданному току и со |
противлению нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
§ |
6.8. Магнитные усилители |
|
|
|
Магнитный |
усилитель |
предназначен |
для управления |
мощностью в цепях переменного тока и представляет собой регу лируемое индуктивное сопротивление, включаемое между источни ком питания и нагрузкой. Регулирование индуктивного сопротив ления рабочих обмоток (3.35) осуществляется за счет изменения магнитной проницаемости сердечника (3.36) при его одновремен ном намагничивании постоянным и переменным магнитными поля ми. Постоянное магнитное поле в сердечниках усилителя зависит от величины ампер-витков обмотки управления. Поэтому при боль шом количестве витков обмотки управления можно небольшими токами изменять в широких пределах магнитную проницаемость сердечников усилителя и, следовательно, индуктивное сопротив ление рабочих обмоток. Так как цепь нагрузки включена на от дельный источник питания, изменением индуктивного сопротивле ния рабочих обмоток можно регулировать более значительные по сравнению с током управления токи нагрузки. В тех случаях, когда мощность в нагрузке превышает мощность цепи управления, полу чаем эффект усиления мощности.
В простейшем виде магнитный усилитель состоит из двух дрос селей насыщения с идентичными конструктивными параметрами
(рис. 6.18). Каждый из дросселей имеет две обмотки, одна из ко торых с количеством витков включена в цепь независимого источника переменного тока, а вторая с количеством витков wv—
в цепь усиливаемого сигнала |
(цепь |
управления). |
Одноименные |
|
|
|
обмотки обоих дросселей |
соединяются |
|
|
|
электрически таким образом, чтобы на |
|
|
|
полученных после соединения выводах |
|
|
|
обмотки управления не индуцирова |
|
|
|
лась э. д. с. основной частоты источ |
|
|
|
ника питания магнитосвязанной цепи. |
|
|
|
Так, на рис. 6.18 обмотки цепи незави |
|
|
|
симого |
источника |
питания |
включены |
|
|
|
согласно, |
а обмотки |
цепи |
усиливае |
|
|
|
мого |
сигнала — встречно. |
Поэтому |
|
|
|
э. |
|
|
|
|
|
|
|
д. с. част |
|
|
|
ника питания, индуцированная в одной |
|
|
|
из обмоток цепи усиливаемого сигна |
|
|
|
ла, |
компенсируется |
противоположной |
|
|
|
по знаку э. д. |
с. |
во второй |
обмотке. |
|
|
|
В большинстве случаев источник пита |
|
|
|
ния цепи усиливаемого сигнала пред |
|
|
|
ставляет собой э. д. с. постоянного то |
Рис. |
6.18. Схема |
однотакт |
ка |
Еу |
|
на |
выходе |
измерительных |
ного |
магнитного |
усилителя |
устройств, датчиков и др. Сопротивле |
|
|
|
ние Яу в цепи усиливаемого сигнала |
состоит из суммы активных сопротивлений обмоток |
и источника |
питания. Сопротивление Znarp включает в себя активное сопротив ление и индуктивное сопротивление рассеяния обмоток, а также активное и индуктивное сопротивления исполнительного органа.
Усилители, построенные по схеме рис. 6.18, не чувствительны к полярности сигнала управления и потому называются н е р е в е р с и в н ыми , или о д н о т а к т н ы м и .
§6.9. Основные параметры
иколичественные соотношения
идеального магнитного усилителя
Проведем качественный анализ физических процессов и одновременно выясним основные количественные соотношения, оп ределяющие установившиеся и переходные процессы в магнитном усилителе, выполненном по схеме рис. 6.18 (Л.ЗЗ, 34]. Для упроще ния будем считать, что:
а) каждый из магнитопроводов дросселей имеет идеальную кривую намагничивания (рис. 6.19);
б) обмотки дросселей имеют пренебрежимо малые активные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния;
в) сопротивление исполнительного органа ZHагр имеет чисто омический характер, т. е. 2 нагр= i?Harp.
Как следует из рис. 6.19, идеальная кривая намагничивания магнитопровода полностью определяется одним параметром — ве личиной индукции насыщения B s. Учитывая
допущение по п. б., магнитный параметр В„ может быть заменен равносильным электри
ческим |
параметром |
— величиной э. д. с., |
индуктируемой в |
обмотке с количеством |
витков |
при синусоидальной волне ин |
дукции, |
имеющей |
амплитуду Вмакс= Ва и |
частоту э. д. с. независимого источника пи тания f:
Es „акс = |
sBs = V 2 £ ,= ( я /2) £ scp, |
|
(6.61) |
где Es макс, jEg, Escp — соответственно амп литуда, действующее и среднее (за полупериод) значение индуктируемой э. д. с.; м = 2л/ — угловая частота э. д. с. независи мого источника питания; s — поперечное сечение магнитопровода дросселя.
Электромагнитные процессы в цепях описываются следующими уравнениями:
Рис. 6.19. Идеальная кривая намагничива ния
магнитного усилителя
s ~ ~ (Bi + |
В2) -f i„arpRaarp= и ыамsin at; |
(6.62) |
WyS |
(В, - |
B2) -r iyRy = |
Еу, |
(6.63) |
где B u В2— мгновенные |
значения индукции |
в первом |
(левом на |
рис. 6.18) и втором магнитопроводах; !наГр, |
iy — мгновенные зна |
чения токов в цепях нагрузки |
(исполнительного органа) |
и управ |
ления (усиливаемого сигнала); |
t/MaKC — амплитуда питающего цепь |
нагрузки напряжения. |
|
|
|
|
Уравнения (6.62) и (6.63) еще не позволяют определить вели чины токов отдельных цепей. Необходимо дополнительно исполь зовать связь между мгновенными значениями индукции и напря женностью поля, заданную в нашем случае в виде идеальной кри вой намагничивания (см. рис. 6.19). При этом напряженность магнитного поля имеет простую связь с токами отдельных цепей:
--------------- ; |
п2= --------------------------------(Ь .Ь 4 ) |
Ы |
1и |
где /м — средняя длина магнитной силовой линии.
С целью получения обобщенных соотношений приведем урав нения (6.62) -г- (6.64) к безразмерному виду. Для этого поделим
обе части уравнения (6.62) на величину Esмакс, определяемую из равенства (6.61), уравнения (6.63)— на величину (wy/w ^ )E SMaiM и выражений (6.64)— на величину UMaKCw ^ /( R Harvlt,x) . После неко торых преобразований получим следующие относительные урав нения:
|
|
(Si* + Д.*) + |
2Ut U = |
2U* sin О; |
(6.62а) |
|
|
d |
|
|
|
|
iv* U, |
|
4р(/, |
|
|
Ж - В « > + :2 ^ |
|
|
= - 5 Й Г - |
(6 -6 3 а ) |
|
|
== 6* “h 6у*> |
^ 2* = |
i* 1 |
б"у*> |
(6.64а) |
где введены обозначения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф= Оit, |
|
_ |
в, |
|
/ г |
_Имакс |
: .... Г*нагр1^нагр |
|
Os |
|
Bs |
’ |
* |
|
9F |
макс |
1 |
* |
и |
у* |
|
^нагрWy |
|
|
'-'макс |
(у Wy /?нагр |
kp = |
|
|
_ |
|
|
(6.65) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еу Wy RHarр |
|
61макс |
|
|
|
R y w l |
’ |
|
Р ~ |
Ucpw ^ R y |
|
_ |
В \ /?нагр!м |
|
„ |
|
|
Иг^нагр 1м . |
|
|
l * |
|
|
|
|
2 * |
= |
|
|
|
’ |
|
61ср — среднее значение напряжения источника питания.
В относительных единицах точке Bs на идеальной кривой на магничивания будет соответствовать отвлеченное число «1».
Как следует из уравнений (6.62а)-т-(6.64а), при принятых упрощениях электромагнитные процессы в магнитном усилителе, построенном по схеме рис. 6.18, зависят от четырех обобщенных
параметров: |
Ф, |
6/., kP и р. |
о т н о с и т е л ь н о е |
время . |
Параметр |
# |
представляет собой |
В литературе его часто называют |
к р и т е р и е м г о м о х р о н но |
ет и, или к р и т е р и е м о д н о р о д н о с т и я в л е н и я |
во в р е |
ме н и. |
|
|
|
|
Параметр Ut определяется отношением амплитуд э. д. с. неза висимого источника питания и напряжения на выводах обмоток переменного тока двух последовательно соединенных дросселей при индукциях в их магнитопроводах, равных индукции насыщения В.ч\ поэтому он называется с т е п е н ь ю н а с ы щ е н и я .
Параметр kP, численно определяемый отношением между при веденными сопротивлениями цепей нагрузки и управления, принято
называть |
к о э ф ф и ц и е н т о м у с и л е н и я по |
м о щ н о с т и . |
Величину, |
обратную kP, часто называют ко э ф ф и ц и е н т о м по |
д а в л е н и я ч е т н ы х г а р м о н и к (обоснование |
таких названий |
будет приведено в § 6.12). |
|
