ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 152
Скачиваний: 0
Перепишем (2.46) |
с учетом (2.47): |
|
|
В х+ ^2 = |
— 2Bs + By + |
U. (1 — COS (DÉ). |
(2.48) |
|
|
шВДрS |
|
Из (2.44) и (2.48) получим выражения для индукций |
|
||
В х= |
— Bs + By -|- Вт(1 — соБшг?); |
(2.49) |
|
5 2 = |
^ + |
—cose>0» |
(2.50) |
и„ |
амплитуда индукции. |
|
|
где В„ |
|
||
2аiWpS
Характер изменения В\ и В2, определяемый уравнениями (2.49) и (2.50), показан на рис. 2.29,6. Индукции В\ и В2 изменяются по закону косинуса. Из рис. 2.29,6 видно, что при поло жительном напряжении нр ин дукции В 1 и Во в обоих сердеч никах будут возрастать и оба сердечника в интервале w t= = 0ч-Ѳ^ остаются ненасыщенны ми. Значение Ѳх носит название угла насыщения. При и>і = Ѳ5 сердечник / становится насыщен
ным.
Рассмотрим процессы в маг нитном усилителе при wt > Qs, когда сердечник 1 становится на сыщенным: Bs. Дальнейший рост индукции в нем прекраща
ется -jj- = 0. Сердечник 2 при
Р и с. 2.29. Процессы в магнит ном усилителе с прямоугольной кривой намагничивания:
а — закон изменения ир и э.д.с. самоиндукции е; б — характер
изменения потоков Ві и В2, |
в — |
характер изменения тока |
/р; |
а — характер изменения |
тока |
І у |
|
этом остается ненасыщенным В2 < Bs. Однако и в нем прекра щается рост индукции, а В2« ~const. Это объясняется тем, что при постоянном потоке Вх= Bs — = const всякое изменение индук ции В2 будет приводить к наве дению переменной э.д.с. взаимо индукции в обмотке управления
еѵ= - WyS---- 4_.
уу dt
■Сопротивление цепи обмотки уп равления Яу невелико, а сопро тивление цепи управления, при веденное к цепи рабочей обмотки
Яу'= Я у^ - | , |
и подавно |
114
меньше активного |
сопротивления рабочей |
цепи: |
Ry <^R. |
|
Поэтому ток в |
обмотке |
управления іу, вызванный э.д.с. |
||
еу, создает поле Ву, 'которое |
по закону Ленца скомпенси |
|||
рует изменение |
исходной |
индукции В2. |
Другими |
слова- |
•Міи, рабочие процессы в усилителе аналогичны процессу в транс форматоре, у которого вторичная обмотка замкнута накоротко. При этом в магнитном усилителе роль первичной обмотки вы полняет рабочая обмотка w p, а роль вторичной обмотки — об мотка управления wy, имеющая малое сопротивление.
Таким образом, прекращение роста индукции в одном сердеч нике приводит к прекращению роста индукции и в другом сер-
дечинке, т. е. если в одном сердечнике |
dBx п |
— - = 0, то и в другом |
|
|
dt |
dB2 л
сердечнике — — 0. dt
Следовательно, при нормальной работе магнитного усилителя возможны лишь такие два состояния его сердечников:'
—оба сердечника ненасыщены;
—один сердечник насыщен, второй — ненасыщен.
Состояние, при котором оба сердечника оказались бы насы щенными для нормального режима, исключается выбором на
пряжения |
питания |
рабочих |
обмоток. |
Итак, |
при |
wt > ßs |
|||||
В, = const |
и ß 2='ConS't. Последнее означает, |
что индуктивное со |
|||||||||
противление |
x L рабочих обмоток |
шр |
становится равным нулю и |
||||||||
цепь рабочих |
обмоток |
обладает только активным сопротивле |
|||||||||
нием R. |
|
|
|
(2.37) будем иметь |
|
|
|
|
|||
Тогда из уравнения |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Ир — ipR- |
|
|
|
|
(2.51) |
||
Все напряжение ир, приложенное к цепи рабочих обмоток, |
урав |
||||||||||
новешивается падением напряжения |
fpR |
на активном |
сопро- |
||||||||
тивленіш этой цепи. Ток /р |
в рабочей цепи при wt' = Ѳä |
увеличи |
|||||||||
вается скачком |
отір = О ДО |
г„ |
и-ps |
где |
иps = |
u a sin Ѳ, |
|||||
R |
|||||||||||
— напряжение |
ир, соответствующее шt= ß s. В дальнейшем |
при |
|||||||||
ток ір |
|
будет повторять закон изменения напряжения ир |
|||||||||
(рис. 2.29,в). Такое состояние усилителя будет иметь место в ин тервале шt = С момента времени wt = л, ир меняет свой знак и процесс повторяется; сердечники 1 и 2 оказываются
ненасыщенными, токи ір= 0; іу = |
0, а при wt = к + Ѳ5 дости |
гает насыщения сердечник 2 В2 = |
— Bs. При этом одновременно |
прекращается рост индукции Ё\ и в первом сердечнике. |
|
Рассмотрим соотношение м.д.с. в уоилителе в интервале wt= = Ѳ, -г- к. Так как в данном интервале сердечник 1 насыщен,
то напряженность Н\ магнитного поля в нем не равна нулю, |
сер |
дечник 2 остается ненасыщенным и, следовательно, Н2= 0. |
|
8* |
115 |
Тогда на основании закона полного тока запишем:
H 1l |
= iy Wy + ір Тор ф 0; |
(2.52) |
H2l |
= iyWy — ipWp = 0. |
(2.53) |
Разность двух м.д.с. равна нулю, а .их сумма отлична от нуля, что может иметь место только при равенстве этих м.д.с. Отсюда имеем
ipWp = iyWy. |
(2.54) |
Следовательно, во всем рабочем диапазоне в магнитном усили теле мгновенные значения м.д.с. рабочей обмотки и обмотки уп равления равны между собой. Если равны мгновенные значения м.д.с., то равны и их средние и соответственно эффективные (среднеквадратичные) значения
IpWpIyWy. |
(2.55) |
Из (2.54) имеем
W
/ѵ— ір—Е- |
(2.56^ |
W y |
|
Ток в обмотке управления магнитного усилителя |
повторяет (в |
другом масштабе) изменение тока ір в рабочей обмотке. Харак тер изменения токов ір и /у показан на рис. 2.29,в, г. Как в ра бочих обмотках, так и в обмотке управления имеют место им пульсы тока: в рабочей — разной полярности, в управляющей — одной полярности. Это означает, что частота импульсов тока в
обмотке управления в два раза больше частоты рабочего тока |
ір |
||||
и напряжения |
источника питания нр. Поэтому |
переменная |
со |
||
ставляющая тока управления имеет только гармоники |
четного |
||||
порядка по отношению к напряжению питания. |
В |
заключение |
|||
следует отметить, что нормальный режим работы |
магнитного |
||||
усилителя возможен до такого тока управления |
іу, |
при котором |
|||
ßy<^Bs. При |
By — Bs оба сердечника все время оказыва |
||||
ются насыщенными, так как в одном из них (в котором |
Ву и Bs |
||||
суммируются) изменение индукции ограничено характером кри
вой B=f(H), а во втором (в котором Ву и Bs |
вычитаются) из |
менение индукции демпфируется обмоткой управления. |
|
В результате индуктивное сопротивление |
x L рабочих обмо |
ток wp равно нулю и ток в нагрузке определяется напряжением источника Up и активным сопротивлением рабочей цепи. Такой режим называется режимом насыщения или режимом макси мальной отдачи. В этом режиме в течение всего времени напря
жение источника питания ир полностью |
приложено к сопротив |
|||
лению |
R = RH-f- 2г. При дальнейшем |
увеличении тока |
управ |
|
ления |
іу сопротивление рабочих обмоток wp |
не изменяется и |
||
усилитель теряет управляемость. Характеристика |
Л^УЩ) |
|||
магнитного усилителя с прямоугольной |
кривой |
намагничивания |
||
116
сердечников представлена на рис. 2.30. Характеристика являет ся четной, а простейший магнитный усилитель схемы (см. рис. 2.25,а) является однотактным. Реальная характеристика отлича ется от теоретической (рис. 2.30) и имеет форму, показанную
Ри с. 2.30. Статическая характеристика магнитного уси лителя с прямоугольной кривой намагничивания
пунктиром. Отличие обусловлено отличием кривой 'намагничива ния от прямоугольной (участок малых м.д.с.) и частичным по давлением четных гармоник (верхний загиб характеристики). Однако в средней части пропорционального участка основное соотношение (2.55) выполняется довольно хорошо. Соотноше ние (2.55) позволяет выразить коэффициент усиления по току kt через отношение чисел витков
(2.57)
/ у wp
Равенство (2.55) позволяет также определить коэффициент уси ления по напряжению
/рД„ |
и |
(2.58) |
|
|
|
||
и коэффициент усиления по мощности |
|
||
ь |
®у2/?н |
(2.59) |
|
р _ |
< д у ' |
||
|
|||
Схема (см. рис. 2.25) отражает конструктивные . особенности трехстержневого однотактного магнитного усилителя. Располо жение рабочих обмоток на крайних стержнях, а управляющей обмотки на среднем стержне обусловлено следующим.
Чтобы в обмотке управления wy не наводилась трансформа торная э.д.с. от обмоток переменного тока wp, последние разме щаются на двух крайних стержнях, а обмотка управления — на
117
среднем стержне. В этом случае мгновенные значения потоков от обмоток wp (указаны стрелками) в среднем стержне равны и противоположны по направлению, вследствие этого э.д.с. основ ной частоты в обмотке wv не наводится, однако э.д.с. двойной частоты и четных гармоник скомпенсировать таким образом не удается. Мощность, снимаемая с магнитного усилителя, пропор циональна объему тех частей сердечника, по которым проходит
переменный магнитный поток. С этой точки зрения в данном nine магнитного усилителя ма териал сердечника использует ся неполностью. Лучшей в этом отношении оказывается схема магнитного усилителя, состоя щего из двух одинаковых сер-
ідечннков, на каждом из кото рых размещены обмотки пере
менного тока, а обмотка уп равления охватывает сразу оба сердечника. По такой схеме собираются обычно магнитные усилители на тороидальных
сердечниках. Схема расположения обмоток для этого случая при ведена на рис. 2.31. Как правило, тороидальные сердечники при меняются для изготовления магнитных усилителей с высокой раз решающей способностью. Основным недостатком усилителей с тороидальными сердечниками является сложность выполнения обмоток, которые наматываются либо вручную, либо с помощью специальных челночных машин.
Для смещения статической характеристики (рис. 2.30) впра во или влево на оба сердечника магнитного усилителя наматы вают обмотку подмагничивания. На рис. 2.32 приведена схема магнитного усилителя на тороидальных сердечниках с обмоткой подмагничивания и его статическая характеристика /рдар = = /(/уТ<Уу).
Р и с. 2.32. Однотактный магнитный усилитель на то роидальных сердечниках с обмоткой подмагничивания:
а — схема; б — статическая характеристика
118