в) Магнитные усилители с обратной связью

Характеристики магнитных усилителей сравнительно мало меняются при изменении напряжения и частоты питания, температуры и давления окружающей среды. Как указывалось, на линейном участке характеристика усилителя выражается формулой

Стабильность характеристик дает возможность широко применять в магнитных усилителях положительные обратные связи. Положительная обратная связь позволяет увеличить коэффициент усиления по напряжению и мощности, увеличивая в определенной мере запаздывание усилителя.

Различают магнитные усилители с внешней и внутренней обратными связями. Для осуществления внешней обратной связи магнитный усилитель снабжается специальной обмоткой, в которую подается выпрямленный выходной сигнал.. Внутренняя обратная связь осуществляется за счет рабочих обмоток, в цепи которых включаются выпрямители. В качестве выпрямителей используются полупроводниковые диоды.

На рис. 4-12 представлена одна из схем однотактного магнитного

Рис. 4-12. Схема одйотактного магнитного усилителя с внешней обратной связью.

усилителя с внешней обратной связью. Обмотка обратной связи 2 подключена здесь непосредственно к диагонали мостовой схемы выпрямителей. Обозначенные на рисунке стрелки показывают, что в то время как направление тока в цепи нагрузки изменяется дважды за период, ток в обмотке обратной связи имеет неизмененное направление. Весь выпрямленный ток цепи нагрузки проходит через обмотку связи. Для регулировки коэффициента обратной связи параллельно обмотке 2 подключают сопротивление, изменяемое при настройке усилителя.

Среднее значение ампер-витков, создаваемых управляющей обмоткой и обмоткой переменного тока, равно:

где число витков обмотки обратной связи; среднее значение тока в обмотке обратной связи.

Если не учитывать обратных токов выпрямителей и шунтирующего сопротивления, то . В общем случае

где Таким образом,

Величина называется коэффициентом обратной связи.

Для пропорционального участка статической характеристики магнитного усилителя

откуда

Таким образом, положительная обратная связь увеличивает коэффициенты усиления по току и мощности, причем возрастает как

Для построения полной статической характеристики усилителя с обратной связью необходимо решить уравнения:

где функция имеет вид, подобный изображенному на рис. 4-6.

Для магнитного усилителя, как и для любого нелинейного элемента с обратной связью, решение системы уравнений (4-12) проще всего нацти графически. Для этого на график функции наносят семейство прямых соответствующих данному значению коэффициента обратной связи и различным значениям н. с. управляющей обмотки (рис. 4-13,а, б, в).

Рис. 4-13. Построение характеристик магнитного усилителя с обратной связью:

В точках пересечения упомянутых прямых с характеристикой удовлетворяются оба соотношения (4-12). Таким образом, точка пересечения дает значение возникающее в усилителе с обратной связью при указанной величине н. с. управляющей обмотки. Определяя ординаты точек пересечения, строим характеристику усилителя с обратной связью.

Вид характеристик зависит от коэффициента обратной связи Чем больше тем меньше наклон прямых по отношению к оси По мере увеличения от до 1 наклон участка характеристики усилителя с обратной связью возрастает в области положительных и уменьшается в области отрицательных При одна из прямых становится касательной к характеристике 1 (рис. 4-13,6) и у характеристики 2 усилителя с обратной связью появляется вертикальный участок. Теперь малейшие изменения тока в управляющей обмотке вблизи значения приводят к скачкообразному изменению тока в цепи нагрузки. Этот режим работы усилителя носит название релейного, а сам мапнитный усилитель с разрывной характеристикой, свойственной данному режиму, часто называют бесконтактным реле.

Релейный режим работы магнитного усилителя сохраняется при дальнейшем увеличении коэффициента обратной связи, но при этом характеристика усилителя становится петлеобразной (рис. 4-13,в) и ширина петли возрастает по мере увеличения Увеличение ширины петли лёгко проследить, рассматривая расположение точек пересечения прямых. При наклон прямых меньше, чем наклон участка кривой 1, и для некоторых значений имеют место три точки пересечения. Из трех положений равновесия устойчивыми будут лишь два. Можно показать, что при уменьшений устойчивому положению равновесия соответствует верхняя точка пересечения. Когда прямая касается кривой 1 в верхней точке, устойчивой становится нижняя точка пересечения. При увеличении т. е. при движении слева направо, вплоть до скачка, устойчивому положению равновесия соответствует нижняя точка пересечения.

Положительная обратная связь применяется как в однотактных, так и в двухтактных усилителях. Обмотка подмагничивания при наличии обратной связи обычно отсутствует.