Релейный режим работы усилителей с самонасыщением.

В § 3 было показано, что при введении в магнитном усилителе дополнительной положительной обратной связи, например, по одной из схем рис. V.10, получим релейную характеристику, приведенную на рис. V.17, б, если

Повышение коэффициента усиления и получение релейной характеристики в случае МУ с самонасыщением также может быть достигнуто путем добавления обмотки (рис. V.19), содержащей небольшое число витков, в которую поступает сигнал обратной связи. В схеме с выходом на постоянном токе обмотка включена последовательно с сопротивлением нагрузки.

В случае однополупериодной схемы (рис. V.19) дополнительная обмотка включается последовательно с рабочей обмоткой и сопротивлением нагрузки Для того чтобы в обмотку поступала только постоянная составляющая тока нагрузки, обмотки а также и нагрузка шунтируются конденсатором С.

Рис. V.19. Способ введения дополнительной положительной обратной связи в усилителях с самонасыщением

Рис. V.20. Графическое построение петлеобразной релейной характеристики

Пусть известна характеристика усилителя до введения обратной связи. Рассматривая ток в обмотке как дополнительный сигнал, который после приведения к обмотке управления определяется формулой

ток нагрузки магнитного усилителя с обратной связью

где — коэффициент обратной связи.

Знак «минус» перед соответствует положительной, а «плюс» отрицательной обратной связи. Для схемы (рис. V.19) При усилители приобретают релейную характеристику. На рис. V.20 показано графическое построение релейной характеристики, где результирующая характеристика получена путем нахождения разности абсцисс исходной характеристики 1 и линии обратной связи ОС, соответствующей формуле (V.79). При результирующая характеристика принимает -образную форму с неустойчивой областью, где 0 (участок кривой При плавном уменьшении тока управления от нуля ток нагрузки изменяется до значения а затем при скачком уменьшается до т. е. происходит «отпускание» магнитного реле. Дальнейшее уменьшение сопровождается медленным увеличением по ветви

отрицательной обратной связи усилителя При увеличении тока ток нагрузки плавно изменяется до значения и при скачком увеличивается до т. е. магнитное реле срабатывает. Значение тока управления при котором ток скачком нарастает, называется током срабатывания а значение тока управления, при котором скачком уменьшается, — током отпускания реле. Характеристику реле путем введения дополнительного смещения можно сдвигать по оси абсцисс вправо и влево, как это показано на рис.

При наличии смещения, соответствующего рис. V.21, в, магнитное реле имеет два начальных состояния и М. Если последний сигнал на входе был положительным и по величине превышал значение то после снятия сигнала состояние реле будет характеризоваться точкой

Рис. V.21. Характеристики МУ в релейном режиме при наличии смещения

Если же последний сигнал на входе был отрицательным и по величине превышал значение то после снятия сигнала рабочее состояние реле будет характеризоваться точкой М, т. е. ток нагрузки будет минимальным. Таким образом, при наличии смещения, соответствующего рис. V.21, в, реле работает в режиме самоблокировки и «запоминает» полярность последнего сигнала, поданного на его вход. Заметим, что разница между токами срабатывания и отпускания не зависит от тока смещения.

Из построенной на рис. V.20 статической релейной характеристики можно определить следующие существенные параметры магнитного реле: ток срабатывания, ток отпускания и ширину релейной петли. Действительно, значения токов срабатывания и отпускания определяются из условия, что при срабатывании а при отпускании

Динамические параметры магнитных реле определяются в основном временем срабатывания и отпускания. С достаточной для инженерных расчетов точностью время отпускания и

срабатывания магнитного реле, выполненного на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса) можно определить по формулам [1, 2].

где — постоянная времени цепи управления усилителя без дополнительной обратной связи на линейном участке характеристики вход — выход;

— индукция насыщения материала сердечника;

— коэффициент модуляции магнитного потока в сердечнике;

здесь — амплитуда переменной составляющей индукции, определяемая по формуле формул (V.81), (V.82) видно, что уменьшение времени отпускания и срабатывания магнитного реле может быть достигнуто: 1) повышением повышением коэффициента запаса равного отношению при отпускании и при срабатывании; 3) увеличением амплитудного значения переменной составляющей индукции уменьшением постоянной времени цепи управления при отсутствии дополнительной положительной обратной связи, например, путем включения дополнительного сопротивления Заметим также, что времена срабатывания и отпускания реле зависят не только от коэффициента запаса, но и от абсолютного значения разностей

На основе схем бесконтактных магнитных реле могут быть построены триггеры со счетным входом, мультивибраторы, а также реле, чувствительные к напряжению питания (реле напряжения), частоте источника питания (реле частоты), к температуре и т. п. Такие реле срабатывают или отпускают, когда напряжение, частота, температура и т. д. достигают вполне определенных критических значений.

По сравнению с контактными реле (электромагнитными, поляризованными и т. п.) магнитные реле имеют следующие достоинства:

1) высокая надежность, обусловленная отсутствием подвижных частей и контактов; 2) независимость токов срабатывания и отпускания от положения в пространстве; 3) отсутствие ложных срабатываний при значительных ускорениях и вибрациях; 4) высокая чувствительность, характеризуемая тем, что мощность срабатывания составляет всего лишь и др. [4, 7].

К числу наиболее существенных недостатков магнитных реле относятся: наличие одной управляемой цепи; более низкий к. п. д. и значительные габариты и время срабатывания по сравнению с электромагнитными реле той же мощности, особенно при работе на промышленной частоте; зависимость токов срабатывания и

отпускания при отсутствии специальных корректирующих цепей от напряжения и частоты источника питания и сопротивления нагрузки [8]. Широкое применение получили главным образом маломощные магнитные реле.

Целесообразно совместное применение контактных и магнитных реле, при этом в качестве выходных релейных каскадов используются мощные электромагнитные реле, отличающиеся более высокой надежностью, чем маломощные.