24-10. Магнитные усилители мощности

В ряде практических задач бывает необходимо при помощи статических устройств, затрачивая небольшую мощность, управлять большими мощностями Такие устройства называются усилителями мощности Принцип действия усилителей мощности может основываться как на линейных, так и на нелинейных явлениях

К нелинейным усилителям относится так называемый магнитный усилитель мощности Схема одного из простейших магнитных усилителен мощьости представлена на рис 24-17. Управляющей цепью магнитного усилителя служат две последовательно соединенные обмотки постоянного тока намотанные на магнитопроводах а и б.

Рис. 24-17

Рис. 24-18

Рабочая цепь усилителя состоит из двух последовательно соединенных обмоток переменного тока намотанных на тех же магнитопроводах Полярность вклю чення обмоток такая же, как и в рассмотренном ранее удвоителе частоты

Если ток в управляющей цепи то зависимость между приращениями потокосцеплений и от тока задается обычной характеристикой магнитной системы [на рис 24-18 кривая при

Наличие тока в управляющей цепи приводит к изменению кривой Так же как и при построении кривой на рис 24 12, в рассматриваемом случае представляет собой сумму двух кривых Каждая из которых является характеристикой магнитной системы с началом координат, перенесенным в точку с координатой для первой кривой J в точку с координатой — для второй (см построения на рис. 24-9, 24-11, 24-12).

Таким образом, в зависимости от характеристика выразится одной из кривых семейства, изображенного на рис 24-18. Чем больше ток намагничивания, тем положе идет характеристика Поэтому с увеличением тока наклон характеристики при меньше и кривая идет ниже.

Если к обмоткам подключить источник напряжения изменяющегося по синусоидальному закону, то, пренебрегая индуктивностью рассеяния, потерями в стали и сопротивлением обмоток можно считать, что и потокосцепление изменяется по синусоидальному закону [кривая на рис 24-18] В зави симости от тока данной кривой (0 соответствуют различные кривые максимумы которых тем больше, чем больше 10. Как видно из построений, ток несинусоидален

Если, наоборот, через обмотки пропустить синусоидальный то несинусоидальны и максимум напряжения тем больше, чем меньше ток

На практике и ток и напряжение несинусоидальны, так как последовательно с источником напряжения и и обмотками в рабочую цепь магнитного усилителя включают сопротивление нагрузки . Точный расчет цепи в этом случае представляет значительные трудности Вполне достаточная для практики точность может быть получена, если, так же как и ранее, обмотку рассматривать как условно-нелинейную индуктивность значение которой зависит не только от пере менного, но и от постоянного тока.

Рис. 24-19.

На рис 24-19 изображены кривые для различных значений где Эти кривые имеют такой же характер, По оси абсцисс отложен не ток а произведение тока на сопротивление нагрузки . При таком построении облегчается определение тока для различных значе тока при заданном напряжении источника питания

Действительно, считая, что напряже ние сдвинуто по фазе по отношению к току на угол 90°, можно написать:

    (24-52)

Если известны U и то, выбирая соответствующую кривую и проводя окружность радиуса U с центром в начале координат, найдем и как координаты точки пересечения окружности с кривой (на рис 24-19 такое построение выполнено для

Таким образом, для каждого значения можно найти соответствующие ток и мощность выделяемую в рабочей цепи. Чем больше тем выше значение Р При этом мощность, затрачиваемая в цепи постоянного тока, в десятки и сотни раз меньше мощности Р.

Магнитные усилители применяются в самых различных областях техники, например для плавного автоматического управления двигателями и другими преобразователями энергии, для плавного регулирования освещения

Магнитные усилители являются основным звеном так называемых измерительных трансформаторов постоянного тока Принцип действия этих устройств заключается в следующем Постоянное подмагничивание магнитных систем а и б (рис 24-17) осуществляется шиной постоянного тока, проходящей через обе магнитные системы Соответствующим подбором характеристики стали достигаются условия, при которых ток мало зависит от питающего напряжения U и в достаточной мере точно пропорционален току Коэффициент пропорциональности между токами и так же как и в обычных трансформаторах, зависит от отношения чисел витков

На аналогичном принципе могут быть осуществлены усилители с нелинейными емкостями — диэлектрические усилители мощности.