Файл: Основы авиационной автоматики учеб. пособие.pdf

—коэффициент усиления по напряжению.

Если сделать поток Фк несколько большим Фя (ем. рис. 2.24), то можно сделать коэффициент усиления k независимым от нагрузки R„. Такой усилитель иногда называют компенсиро­ ванным. Для двухкаскадного ЭМУ наиболее действенным сред­ ством уменьшения запаздывания при заданном коэффициенте усиления является увеличение числа оборотов якоря, так как k зависит от квадрата п.

Изменение обмоточных данных так же, как и в случае одно­ каскадного электромашшшого усилителя, менее эффективно, чем изменение п.

Основным недостатком электромашинного усилителя являет­ ся сравнительно высокий уровень собственных помех. Эти поме­ хи обусловлены коллекторными и зубцовыми гармониками вы­ ходного напряжения, кроме того, имеется постоянная состав­ ляющая напряжения, вызванная остаточным магнетизмом цепи возбуждения. Нужно отметить также, что коллектор ограничива­ ет высотность применения электромашинных усилителей.

Магнитные усилители

Как было показано выше, для усиления электрических сигна­ лов могут быть использованы любые нелинейные элементы, со­ противление которых зависит от величины управляющего тока или напряжения. В магнитных усилителях такими нелинейными элементами являются дроссели с насыщающимися сердечниками, индуктивное сопротивление которых меняется при подмагничивании током управления. В качестве материалов для изготовле­ ния сердечников используются стали, железоникелевые сплавы типа пермаллой или другие сплавы с высокой проницаемостью. Магнитные усилители получили весьма широкое распростране­ ние в современных автоматических устройствах и системах. Они используются в качестве усилителей мощности, бесконтактных (магнитных) реле, модуляторов, в счетно-решающих устройст­ вах, для выполнения различных математических операций и др. Чрезвычайно широкое распространение магнитных усилителей обусловлено их высокой надежностью, простотой эксплуатации, стабильностью характеристик, большим коэффициентом усиле­ ния по мощности и целым рядом других достоинств. Конст­ руктивная схема простейшего магнитного усилителя приведена на рис. 2.25,а, а его условное изображение — на рис. 2.25,6. На

109

Характер изменения индуктивности обмоток wp при измене­

в нагрузке и напряжения сети.

Изменение тока означает изменение напряжения на нагрузоч­ ном сопротивлении и изменение мощности в нагрузке. Таким об­ разом, изменяя насыщение сердечника за счет тока управления, можно менять величину мощности в нагрузке. Поскольку ^ и L зависят не только от /у, но и от тока /р в рабочих обмотках, то для вычисления основной характеристики магнитного усилителя / р = / (/у) попользуют экспериментально снятые кривые одно­ временного намагничивания магнитного материала переменным и постоянным полями 5~ = / ( / / - , Ну). На основе кривых =

последнее время более широкое распространение получил анали­ тический метод определения указанной характеристики, осно­ ванный на прямоугольной аппроксимации кривой намагничива­ ния.

Этот метод позволяет доказать весьма важное свойство ра­ венства МДС обмоток постоянного и переменного токов

справедливого для линейной части характеристики (рис. 2.27), и получить ряд общих аналитических соотношений. Рассмотрим основные положения этого метода. Будем считать, что кривая на­ магничивания материала сердечников имеет прямоугольную форму (рис. 2.28). Такая идеализация принимается вследствие

111

того, что современные магнитные материалы для магнитных уси­ лителей обладают весьма высокой магнитной проницаемостью в ненасыщенном состоянии и малой напряженностью насыщения.

Для идеализированной кривой (см. рис. 2.28) принимается, что в

•ненасыщенном состоянии напряженность Н = О, а магнитная про­ ницаемость р=оо; в зоне насыщения индукция В = Bs =~ const, а

jx = 0. Уравнения напряжений для цепи рабочей обмотки и об­ мотки управления имеют вид:

3 ~

В5 ----------

112

токи Ф\ и Фу вычитаются. На основании закона полного тока можно записать:

H1l = X0pip + w y iy = O.

В ненасыщенном состоянии токи в рабочих обмотках и в об­ мотке управления равны нулю и, следовательно, условие равен­ ства МДС обмоток постоянного и переменного токов (2.40) фор­ мально выполняется.

Уравнения (2.37) и (2.38) с учетом (2.41) будут

Управляющее напряжение иу постоянно (или .медленно меняет­ ся) и относительно мало. Поэтому разность В\—В2 (2.43) в ин­ тервале ненасыщенного состояния медленно меняется, оставаясь почти постоянной и равной индукции Ву\