с частотой /=50 Гц, имеет /Ср=200 и т]=0,8, то т=1,25 с, а длительность переходного процесса =3,8 с.

Одним из главных недостатков магнитных усилителей является большая инерционность. Уменьшить инерционность и повысить коэффициенты передачи можно путем применения специальных схем, в частности использования схем с положительной обратной связью. Обратную связь можно использовать как в простых (однотактных) усилителях, так и в более сложных - дифференциальных, мостовых, трансформаторных и др.

На рис. 4.6 приведена схема однотактного магнитного усилителя с внешней обратной связью. Положительная обратная связь осуществляется следующим образом: выходной ток выпрямляется и создает в обмотках обратной связи Woc постоянное поле Нос, увеличивающее подмагничивание и, следовательно, приводящее к возрастанию > Если направление выпрямленного тока в обмотках Woc выбрано таким образом, что Яос ослабляет подмагничивание и уменьшает выходной сигнал, имеет место отрицательная обратная связь.

Степень влияния обратной связи характеризуется коэффициентом обратной связи - отношением напряженности поля обратной связи к среднему значению напряженности поля переменного тока:

KocMJH,, (4.4)

т. е. коэффициент обратной связи устанавливает степень компенсации напряженности Я напряженостью Яос в том cepдeчн:кe, где в данный полупериод эти поля вычитаются. Для внешней обратной связи

Тор Wp

где Кв - коэффициент выпрямления, очень близкий для диодов к единице.

Влияние обратной связи на характеристики магнитного усилителя- коэффициент усиления по мощности и постоянную времени - можно оценить с помощью следующих выражений.

(IT /<ос)2

1 ТКо

(4.6)

(4.7)

где Кр и т - коэффициент усиления по мощности и постоянная времени при отсутствии обратной связи.

В формулах (4.6) и (4.7) «-» соответствует положительной, а «-Ь» - отрицательной обратной связи.

Из формулы (4.6) видно, что для усилителя с положительной обратной связью увеличение Кос вызывает возрастание усиления, а при Kocl усилитель переходит в релейный (триггерный) режим работы, что используется в бесконтактных магнитных реле.

Из выражений (4.6) и (4.7) также ясно, что увеличение Кос приводит к увеличению Тос (при положительной обратной связи). Однако поскольку Крос возрастает быстрее, чем Тос, то при заданном значении Кр постоянная времени для усилителя с положительной обратной связью может быть во много раз меньше, чем для усилителя без обратной связи. Поэтому во многих магнитных усилителях коэффициент положительной обратной саязи достигает

0,99-0,999. Это дает возможность при не- изменном Кр уменьшить т в 100 и более раз.

I - Кроме магнитных усилителей с внешней

обратной связью широко применяют благодаря ряду преимуществ (некоторого сокращения габаритных размеров, меньшего числа обмоток) магнитные усилители с внутренней обратной связью, или самонасыщением. Отличительная особенность этих усилителей состоит в том, что положительная Рис. 4.7. Характеристика обратная связь осуществляется путем вклю-реле чения однополупериодного выпрямителя (ди-

ода) последовательно с обмотками Шр переменного тока усилителя, которые в данном случае являются одно временно рабочими обмотками и обмотками обратной связи. Полупериод, в течение которого диод открыт, называется рабочим, а полупериод, в течение которого диод заперт,- управляющим. В рабочей обмотке Wp и сопротивлении нагрузки Гн проходит выпрямлен-ток I, постоянная составляющая которого создает магнитное поле обратной связи. Это поле даже при отсутствии тока в управляющей обмотке Wy усилителя стремится насытить сердечник, т. е. имеет место самонасыщение, в результате чего ток на выходе усилителя достигает значения, близкого к максимальному.

Магнитное бесконтактное реле представляет собой устройство, которое преобразует плавное изменение входной- величины X в скачкообразное изменение выходной величины Y. Зависимость Y=f{X) для реле имеет форму петли (рис. 4.7). Реле служит для скачкообразного включения, выключения и переключения электрических цепей. Долгое время в автоматике широко применяли электромагнитные контактные реле. Однако эти реле обладают рядом недостатков, главными из которых являются малая надежность, возможность ложного срабатывания под действием вибраций или ударов, взрывоопасность и др.

Бесконтактные магнитные реле свободны от указанных недостатков. Такие устройства строят на основе магнитных усилителей с, положительной обратной связью, магнитных гистерезисных элементов, на основе явлений феррорезонанса и параметрического возбуждения колебаний.

По сравнению с контактными бесконтактные магнитные реле обладают высокими надежностью, чувствительностью (мощность срабатывания может составлять всего Ю-10- Вт), быстродействием, стабильностью условий срабатывания, взрывобезопас-ностью, практически неограниченным сроком службы и др.

Рассмотрим работу бесконтактных реле, выполненных в виде магнитных усилителей с глубокой положительной обратнойсвязью (Kocl). Коэффициент усиления по току

(4.8)

Следовательно, при Кос-\ коэффициент усиления по току возрастает до бесконечности. Для реальной схемы это означает, что на вход усилителя достаточно подать малый сигнал /у, чтобы ток нагрузки / скачком возрос до максимального значения, определяемого активным сопротивлением цепи нагрузки, т. е. в этом режиме усилитель работает как реле.

Установим необходимые Зсловия для релейного режима работы цепи, содержащей линейный и нелинейный элементы.

На рис. 4.8, а изображена схема, состоящая из линейного г и нелинейного N элементов, подключенных к источнику напряжения U.

На рис. 4.8,6 приведено графическое решение уравнения U- = Ur+Urf-Ir + UK для определения тока / по заданным значениям и, г и вольт-амперной характеристике нелинейного элемента. Обязательным условием для работы такой схемы в релейном режиме является наличие падающего участка в характеристике нелинейного элемента (участка АВ).

Как видно из кривых, в общем случае уравнение может иметь три решения (точки 1. 2 и 3). Из них устойчивому состоянию удов-.летворяют только два решения (точки / и 5), соответствующие включенному и выключенному «контакту». Неустойчивое состояние точки 2 определяется следующим. Если по каким-либо случайным причинам (например, при незначительном изменении U) ток увеличится на Ah, то Un уменьшится, Ur=U - Un возрастет, что вызовет дальнейшее возрастание тока I=Ur/r и т. д.; аналогично незначительное начальное уменьшение h вызовет его дальнейшее уменьшение. Устойчивое состояние точек 1 и 3 объяс-

Рис. 4.8. Характеристика работы цепи, содержащей линейный и нелинейный элементы