г) Динамические свойства магнитных усилителей
Из рассмотрения сущности процессов в магнитном усилителе с прямоугольной кривой намагничивания следует, что соотношение
сохраняет силу не только для статического режима, но и в процессе установления.
Таким образом, для большинства случаев можно считать, что вреднее значение тока в рабочей обмотке повторяет среднее значение тока управления практически без запаздывания. Однако ток управления отстает от управляющего напряжения и это запаздывание может быть значительным.
Рассмотрим передаточную функцию магнитного усилителя для наиболее типичного случая, когда длительность переходного процесса значительно больше периода
напряжения питания
частота). При этом будем рассматривать не мгновенные, а средний за период или полупериод значения магнитного потока и других величин. Среднее значение магнитного потока, пронизывающего обмотку управления (на одном сердечнике
магнитного усилителя), можно записать в виде:
где
— максимальное значение, равное потоку насыщения;
— минимальное значение потока;
амплитуда переменного потока.
Амплитуда
создаваемой потоком
в рабочей обмотке одного дросселя, равна:
Среднее значение этой э. д. с. при практически синусоидальной форме кривой выразится формулой
Уравнение, средних значений напряжений в цепи нагрузки при последовательном соединении рабочих обмоток имеет вид:
где
среднее значение напряжения питания. Таким образом,
Уравнение средних напряжений в цепи управляющих обмоток имеет вид:
Учитывая, что
и
(обратная связь отсутствует), находим:
или
где
Таким образом, магнитный усилитель при указанных условиях представляет собой инерционное звено.
Учитывая выражение
для коэффициента усиления по мощности, формулу (4-16) записываем в виде:
Полагая коэффициент формы
получаем:
т. е. постоянная времени магнитного усилителя пропорциональна коэффициенту усиления по мощности и обратно пропорциональна частоте питания. Формулы (4-16) — (4-18) соответствуют усилителю без обратной связи. Полагая
из (4-14), (4-13) получаем, аналогичные формулы для усилителя с обратной связью
где
Учитывая выражение (4-11) и принимая 1, получаем:
Итак, введение положительной обратной связи увеличивает постоянную времени магнитного усилителя, как
Однако коэффициент усиления по мощности возрастает при этом, как
так что при
заданном коэффициенте усиления
мощности в усилителе с обратной связью можно получить меньшие значения постоянной времени, чем в усилителе без обратной связи.
В предыдущих выводах предполагалось, что на каждом из сердечников имеется лишь одна обмотка постоянного тока — управляющая обмотка. В тех случаях, когда имеются другие обмотки, магнитно связанные с управляющей обмоткой, постоянная времени увеличивается. Можно показать, что при отсутствии потоков рассеяния, когда один и тот же поток пронизывает все обмотки, постоянная времени равна сумме постоянных времени каждой из обмоток, замеренных при разорванных цепях других обмоток.