двумя обмотками (рис. 4.1). Обмотка управления хюу питается постоянным напряжением f/y; рабочая обмотка Шр - переменным напряжением U через сопротивление нагрузки Zh. Переменный ток в рабочей обмотке

, " =- (4..)

У (Гр -Ьг„)2+(ш/:р+л:„)2

Индуктивность

/.р= -f-(4.2)

где 5м и /м - соответственно площадь поперечного сечения и средняя длина магнитной линии сердечника; = -of/-„o-] =BJ{[koH )-относительная динамическая I магнитная проницаемость материала сердеч-ника.

" Выясним зависимость р , следовательно,

Lp и / от магнитных свойств материала сердечника и режима работы цепи, /i/ Считаем, что напряжение U задано (изменяется синусоидально и его амплитуда опре-

2 деляется источником питания); тогда 6 так-

Рис. 4.1. Схема дрос- е меняется синусоидально (см. § 1.4) .~ селя с подмагничива- Ток I пропорционален напряженности нием . магнитного поля Я , которая связана с за-

данным значением В кривой намагничивания материала сердечника. Необходимо найти зависимость h (или / ) от В графически, как показано на рис. 4.2. Кривые а и а = =Bm*sin со), а кривые б и б - при наличии подмагничива-построены для случая отсутствия подмагничивания (Во=0; В- ния (В = Во+В =Bo + BmSin «О- Из рис. 4.2 видно, что постоянная составляющая магнитной индукции (наличие постоянного тока /у в обмотке Шу дросселя) вызывает увеличение переменного тока / в обмотке Шр. Это увеличение тем больще, чем круче кривая намагничивания материала сердечника и больше Во (при условии Bo<Bs). Увеличение можно рассматривать как результат уменьшения р и, следовательно, Lp при увеличении тока /у [рис. 4.3 и формула (4.1)].

Таким образом, данное устройство - это простейший магнитный усилитель, который позволяет за счет небольших изменений входного сигнала /у получать большие изменения выходного сигнала / .

Схема рис. 4.1 обладает рядом недостатков, связанных прежде всего с возникновением в обмотке управления переменной э.д.с, что приводит к искажению входного сигнала. Поэтому реальные

В гл. 4 амплитудные значения обозначены индексом т.

магнитные усилители выполняют по более сложным схемам (одно-тактным, двухтактным, с обратной связью и др.).

На рис. 4.4 изображена схема однотактного магнитного усилителя. В отличие от дросселя с подмагничиванием (см. рис. 4.1] однотактный усилитель имеет два одинаковых сердечника (или один трёхстержневой), что позволяет исключить недостатки, присущие дросселям. Это достигается за счет того, что обмотки Wy в цепи управления включаются согласно, а обмотки Шр в цепи переменного тока - встречно. При этом э.д.с, наводимые в обмотках Wy потоком Ф , взаимно компенсируются и цепь постоянного тока становится независимой от цепи переменного тока, т. е. исключается искажение входного сигнала.

Наиболее существенными недостатками однотактных магнитных усилителей являются наличие тока холостого хода (/у=0; / =?0) и нечувствительность к полярности

входного сигнала. От этих недостатков свободны двухтактные усилители, которые собирают по мостовым, трансформаторным и дифференциальным схемам.

На рис. 4.5 дана схема двухтактного мостового магнитного усилителя. Цепь выходного сигнала / представляет собой мост, со-

Рис. 4.2. Изменение напряжеино-сти магнитного поля Н в сердечнике (или тока /. в обмотке) в зависимости от магнитной индукции

-00.0-

-Ol/yO-

Рис. 4.3. Зависимость магнит- Рис. 4.4. Схема однотактного магнитной проницаемости i (индук- ного усилителя тивности ip) и тока от под магничивающего тока /у

стоящий из четырех обмоток: Шрь Шрг, йУрз, Шр4. Параметры этих обмоток подбирают так, чтобы при отсутствии входного сигнала (/у=0) мост был уравновещен, т. е. / =0. Управляющие обмотки Wy включены таким образом, что поля Ну направлены в разные стороны. Если учесть симметричность кривой зависимости /

=/(у) (см. рис. 4.3), то нетрудно видеть, что равновесие не нарушится и при 1уфО. Для получения выходного сигнала и чувствительности его к полярности /у служат обмотки смещения Шсм, которые питаются постоянным током /см, создающим поле смещения Ясм-Это поле смещает начальную рабочую точку с кривой симметрии зависимости выходного тока от подмагничивающего поля. Поскольку направления Яу и Ясм в одном из сердечников совпадают, а в другом противоположны, наличие входного сигнала /у приводит к уменьшению индуктивности одной пары рабочих обмоток (на схе-

Рис. 4.5. Схема двухтактного мостового магнитного усилителя

Рис. 4.6. Схема однотактиого магнитного усилителя с внешней обратной, связью

ме рис. 4.5 - Шр1 и Шрг) и соответствующему увеличению индуктивности другой пары (шрз и Wpi), мост выходит из равновесия и в нагрузке Zh возникает выходной сигнал . При изменении полярности и у фаза тока меняется на 180°.

Важными эксплуатационными характеристиками магнитного усилителя являются коэффициенты усиления (передачи) и инерционность усилителя.

Различают коэффициенты усиления по току Ki=AilAIy, по напряжению Ku~AlJ JAUy и по мощности Kp=APjAPy.

Инерционность усилителя оценивается длительностью переходного процесса п»3т, где т - постоянная времени цепи управления усилителя.

Для рассмотренных схем усилителей Кр и т связаны между собой следующей зависимостью;

x=KJW), (4.3)

где Т1<] - коэффициент полезного действия усилителя; / - частота переменного тока.

Если, например*, усилитель питается от сети переменного тока

* См.: Розенблат М. А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. -М.: Наука, 1974.