б) Двухтактные магнитные усилители с выходом на переменном токе

Как уже указывалось, в системах автоматического управления основное применение имеют двухтактные элементы, знак выходного сигнала в которых изменяется при изменении знака сигнала на входе. Различают три схемы двухтактных магнитных усилителей: дифференциальную, мостовую и трансформаторную.

На рис. 4-7 приведены схемы дифференциальных магнитных усилителей с начальным подмагничиванием. Обмотки подмагничивания и управляющие обмотки включены так, что если в одном однотатном усилителе ампер-витки этих обмоток складываются, то в другом они вычитаются. В схеме а нагрузкой служат первичные обмотки выходного трансформатора 9. Если пренебречь влиянием взаимоиндукции частей первичной обмотки трансформатора, то характеристика указанного дифференциального магнитного усилителя получается вычитанием характеристик однотактных усилителей

На рис. 4-8 изображены характеристики однотакггных усилителей и характеристика дифференциального усилителя, полученная как разность (для рис. 4-8 - сумма) ординат указанных кривых. Характеристика двухтактного усилителя - нечетная и проходит через начало координат. Фаза выходного сигнала меняется

Рис. 4-7. Дифференциальные схемы магнитных усилителей с выходом на переменном токе.

на 180° при изменении полярности сигнала управления.

При значении н. с. несколько большем н. с. подмагничивающей обмотки, разность токов достигает максимума. При дальнейшем увеличении н. с. управляющей обмотки разность токов уменьшается, стремясь к нулю при Поясним это. При увеличении н. с. управляющей обмотки, начиная от нулевого значения, насыщение верхних дросселей увеличивается, нижних — уменьшается. Но после того как н. с. превысила н. с. подмагничивания насыщение нижних дросселей начинает возрастать и при обе группы дросселей оказываются насыщенными.

На рис. показана схема усилителя, которого принято называть также дифференциальной.

Рис. 4-8. Характеристики однотактных и дифференциального магнитных усилителей.

Усилитель питается от трансформатора 9, а ток в нагрузке равен разности токов. Принцип работы и вид характеристик этого усилителя аналогичны только что рассмотренным. Однако в количественном отношении характеристики схем не вполне тождественны из-за влияния сопротивления нагрузки. Строго говоря, верхние и нижние цепи в схеме являются при конечном сопротивлении нагрузки независимыми и название «дифференциальная» для этой схемы в известной степени условно. Усилитель по схеме а удобно применять в тех системах, где последующий элемент имеет либо две обмотки управления переменного тока, либо большое входное сопротивление. В первом случае трансформатор 9 отсутствует и управляющие обмотки последующего элемента подключаются вместо обмоток 7, 8. Во втором случае трансформатор 9 позволяет осуществлять согласование сопротивлений, обеспечивающее выделение максимальной мощности. Схема применяется тогда, когда последующий элемент, например асинхронный сервомотор, имеет лишь одну управляющую обмотку переменного тока.

На рис. 4-9 приведена мостовая схема магнитного усилителя с переменными индуктивными

Рис. 4-9. Мостовая схема магнитного усилителя.

сопротивлениями всех четырех плеч. В качественном отношении характеристика мостового магнитного усилителя аналогична характеристике дифференциального усилителя.

В рассмотренных магнитных усилителях, часто объединяемых общим наименованием. дроссельных, полезный выходной сигнал создается в тех же обмотках, к которым подводится питание переменным током.

Третьим типом двухтактного усилителя является трансформаторный магнитный усилитель (рис. 4-10), в котором имеются две группы обмоток переменного тока: первичные 1 и вторичные 2. Гальваническая связь между этими обмотками отсутствует.

Рис. 4-10. Трансформаторная схема магнитного усилителя.

К обмоткам 1 подводится питание, к обмоткам 2 подключена нагрузка. Двухтактный усилитель состоит из двух однотактных усилителей. Либо первичные, либо вторичные обмотки однотактных усилителей включены встречно, так что при отсутствии управляющего сигнала э. д. с. вторичных обмоток компенсируют друг друга и напряжение на нагрузке равно нулю. Намагничивающие силы управляющей и подмагничивающей обмоток в одном однотактном усилителе складываются, а в другом вычитаются. Поэтому при пропускании тока через управляющую обмотку сердечники одного усилителя оказываются насыщенными в большей степени, чем другого.

Индуктивное сопротивление первичной обмотки того усилителя, в котором н. с. складываются, меньше индуктивного сопротивления обмотки усилителея, где эти н. с. вычитаются. Так как первичные обмотки обоих усилителей включены последовательно, то будет иметь место неодинаковое распределение напряжения: на первичную обмотку первого из только что указанных усилителей будет приходиться меньшее напряжение, чем на обмотку второго.

Электродвижущие силы, наводимые во вторичных обмотках, пропорциональны падениям напряжений на индуктивных сопротивлениях первичных обмоток. Поэтому при наличии тока в управляющих обмотках э. д. с. во вторичных обмотках однотактных усилителей не одинаковы и на выходе двухтактного усилителя появляется сигнал. Фаза выходного сигнала изменяется на 180° при изменении полярности напряжения на входе усилителя. Наряду с этим при насыщении имеет место и второй эффект — изменение амплитуды э. д. с. двойной частоты, вызванной пульсацией магнитной проницаемости. Однако вследствие того, что части вторичных обмоток в каждом из однотактных усилителей включены последовательно и согласно, э. д. с. двойной частоты, наводимые в этих частях обмоток, компенсируют друг друга. Таким образом, в данном

усилителе, как и в ранее рассмотренных двухтактных усилителях, исподьзуется только эффект изменения тока основной частоты, т. е. выходной сигнал содержит первую, третью и другие нечетные гармоники.

Находят применение также магнитные усилители, в которых; напротив, используется эффект наведения э. д. с. двойной частоты. В таких усилителях выходной сигнал содержит вторую и другие четные гармоники.

Одна из схем усилителей этого типа (которые именуются усилителями с удвоением частоты) представлена на рис. 4-11. Магнитный поток управляющей обмотки 2 модулируется двойной частотой питания посредством обмотки 1. Обмотка выходного сигнала 3 размещена на средних стержнях так же, как и управляющая обмотка 2. Поэтому сигнал на выходе содержит; лишь четные гармоники.

Основное достоинство трансформаторных магнитных усилителей — это возможность получения как больших, так и малых коэффициентов усиления по напряжению и соответственно больших и малых значений внутреннего сопротивления усилителя. В трансформаторном усилителе легче, чем в других типах магнитных усилителей, осуществить согласование с нагрузкой. Так, например, если нагрузкой служит электронный усилитель с весьма большим сопротивлением входа, то следует иметь вторичную обмотку с большим числом витков и обеспечить таким образом режим усилителя напряжения. Напротив, если нагрузка низкоомная, то вторичная обмотка должна иметь небольшое число витков, по возможности отвечающее условию согласования выходного сопротивления усилителя с сопротивлением нагрузки.

Рис. 4-11. Схема магнитного усилителя с удвоением частоты.