Зависимость Iр(Iу) называется характеристикой управления магнитного усилителя.

При R >0 пропорциональность между токами сохраняется только до определенного их значения, так как приложенное переменное напряжение при токе управления, большем предельного, уравновешивается эдс самоиндукции сердечников и падением напряжения на активном сопротивлении и индуктивности рассеяния. Характеристика управления магнитного усилителя для двух значений R представлена на рис. 60,в.

Подмагнитить магнитный усилитель можно выпрямленным током нагрузки. Такое подмагничивание называется положительной обратной связью (внешней и внутренней).

При внешней обратной связи (рис. 61, а) подмагничивание осуществляется двумя обмотками постоянного тока: управления w_y и обратной связи w_ос. Последняя питается выпрямленным током рабочей цепи (или его частью). При I_ос =I_р имеем w_рI_р=w_уI_у+w_осI_р. В этом случае уравнение характеристики управления магнитного усилителя имеет вид

,

где k_ос = w_ос/w_р — коэффициент обратной связи.

ЗАПОМНИТЕ

Из последнего выражения следует, что в магнитном усилителе с положительной обратной связью в отличие от магнитного усилителя без обратной связи для получения одного и того же значения I_р необходима меньшая мдс управления (мощность управления). При этом минимум тока I_{p min} сместится во второй квадрант (рис. 61,б).

Недостатком магнитных усилителей с внешней обратной связью является увеличение сопротивления рабочей цепи, что приводит к уменьшению максимального тока нагрузки и, следовательно, к уменьшению его выходной мощности.

Магнитные усилители с внутренней обратной связью свободны от этого недостатка и, кроме того, роль специальной обмотки обратной связи выполняют рабочие обмотки, осуществляя самоподмагничивание сердечника постоянной мдс.

На рис. 62, а изображена схема магнитного усилителя с внутренней обратной связью и активной нагрузкой на постоянном токе. Для упрощения анализа будем считать, что диоды Д1 и Д2 и сердечники имеют идеальные характеристики. Это позволяет рассматривать работу магнитного усилителя (процесс намагничивания и размагничивания) для каждого сердечника отдельно. Процессы перемагничивания первого и второго сердечников будут аналогичны, но смещены во времени на полупериод питающего напряжения.

При отсутствии тока управления магнитные состояния сердечников в интервале соответствующих полупериодов (диоды Д1 или Д2 открыты) изменяются от точки 1 до точки 2 (см. рис. 60,б). В этом случае ΔФ = 0, ток I_р имеет максимальное значение и определяется по формуле

.

При увеличении тока управления в отрицательном направлении до w_уI_у < H_сl_ст индукция не изменяется (ΔФ=0), так как вешнее поле меньше коэрцитивной силы H_c. С момента, когда w_yl_y > H_cU_ct начнет изменяться магнитный поток в сердечнике (ΔФ>0). Перемагничивание его происходит по частным циклам. При определенном отрицательном значении I_у магнитный поток будет изменяться от +Ф_т до —Ф_т, ток в рабочей цепи I_р будет минимальным. Дальнейшее увеличение тока управления приведет к увеличению тока в рабочей обмотке, но уже без самоподмагничивания (рис. 62,б).

САМОЕ ВАЖНОЕ

1. Электрические цепи переменного тока, содержащие нелинейные элементы (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности), рассчитывают на основании вольт-амперных характеристик нелинейных элементов.

2. Любое нелинейное резистивное сопротивление, обладающее односторонней проводимостью, работает как вентиль.

3. Индуктивное сопротивление катушки с ферромагнитным сердечником можно изменять, регулируя воздушный зазор (дроссель) или подмагничивая сердечник постоянным током (дроссель с подмагничиванием и магнитный усилитель) .

Темы докладов и рефератов

1. Применение нелинейных элементов в твоей профессии.

2. Однополупериодное выпрямление переменного тока.

3. Дроссель в электрических цепях и фильтрах.

4. Магнитные усилители.

Вопросы:

1 Постройте график выпрямления переменного тока электрической схемой, изображенной на рис. 56, а.

2 Сравните динамическую и статическую характеристики ферромагнитного сердечника на рис. 58, в (по коэрцитивной силе).

3. Что называется дросселем?

4 От каких параметров зависит индуктивность дросселя? Какой физический смысл понятия «индуктивность»?

5. Что называют магнитным усилителем?

6. Объясните назначение обмоток в магнитном усилителе.

7. Изобразите, какой вид имеет характеристика магнитного усилителя I_р (I_у) при внешней положительной обратной связи, если без обратной связи его характеристика имеет вид, изображенный на рис. 60, в.

2РАЗДЕЛ