Электрические реакторы и магнитные усилители

3. Электрические реакторы и магнитные усилители

3.1. Электрические реакторы

Электрическим реактором (дросселем) называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в электрической цепи. Основной характеристикой реактора является его вебер-амперная характеристика, представляющая собой зависимость максимальных значений результирующего потокосцепления от соответствующих им значений тока реактора. В зависимости от вида этой характеристики реакторы подразделяются на реакторы с линейной, ограниченно-линейной и нелинейной характеристиками. В линейных реакторах вебер-амперная характеристика линейна при токах, во много раз превышающих его номинальное значение. В ограниченно-линейных реакторах вебер-амперная характеристика практически линейна в заданном ограниченном диапазоне значений токов. Вебер-амперная характеристика нелинейных реакторов в заданном диапазоне изменения тока имеет два характерных участка с различными наклонами к оси токов.

Рис. 3.1. Вебер-амперная характеристика нелинейного реактора

Рис. 3.2. Идеальная кривая намагничивания (ИКН)

Реакторы или дроссели классифицируются также по другим признакам: назначению, виду магнитной системы, числу фаз, способу охлаждения и т. д. Простейший однофазный нелинейный реактор, обладающий вебер-амперной характеристикой (рис. 3.1), представляет собой замкнутую магнитную систему броневого, стержневого или тороидального типов, на стержне (стержнях) которой располагается обмотка. Если обмотку такого реактора, соединенную последовательно с активной нагрузкой, подключить к источнику переменного напряжения, то при соответствующем выборе числа витков обмотки и поперечного сечения сердечника магнитопровода можно обеспечить режим, при котором одну часть полупериода, пока материал магнитопровода не насыщен (участок I на рис. 3.1), через нагрузку и обмотку реактора протекает малый ток, а другую часть полупериода через нагрузку протекает ток, ограниченный в основном сопротивлением нагрузки. Индуктивность обмотки реактора на участке II характеристики рис. 3.1 тем меньше, чем меньше наклон этого участка, т. е. чем меньше динамическая магнитная проницаемость материала в режиме насыщения. Чем ближе основная кривая намагничивания материала магнитопровода к идеальной кривой намагничивания (рис. 3.2), тем лучше свойства нелинейного реактора как ключа. Рассмотренные нелинейные реакторы, обладающие ярко выраженными ключевыми свойствами, широко применяются в устройствах электропитания как задерживающие реакторы (на время до нескольких десятков микросекунд) для снижения коммутационных потерь в транзисторах и тиристорах при их включении (см. гл. 6). При идеальной кривой намагничивания магнитная индукция может изменяться только в пределах от -B_s до +B_s, поэтому такой реактор можно использовать для стабилизации среднего значения напряжения. Среднее за полупериод значение ЭДС, развиваемой на зажимах обмотки реактора, не может быть больше напряжения насыщения

Рекомендуемые материалы

где f - частота тока питающей сети; S_ст - поперечное сечение стержня магнитопровода; w - число витков обмотки реактора; B_s - индукция насыщения.

Рис. 3.3. Схема подключения нагрузки для стабилизации среднего значения напряжения переменного тока (а) и нагрузочная характеристика (б).

Если нагрузку подключить параллельно обмотке реактора, как показано на рис. 3.3,а, то среднее значение напряжения на ней (U_н) в функции среднего (за полупериод) значения напряжения питания

будет изменяться по закону, представленному на рис. 3.3,б (нагрузочная характеристика устройства). При напряжении питания U_1cp<E_s магнитная индукция в сердечнике не достигает индукции насыщения и, следовательно, ток через гасящий резистор не протекает. При U_1cpE_s магнитная индукция изменяется в пределах от -B_s до +B_s, напряжение на нагрузке стабильно, а разность напряжений (U_1cp-E_s) падает на R_г. Нелинейные реакторы, называемые также дросселями насыщения (ДН), широко применяются в устройствах электропитания для стабилизации напряжения переменного тока (см. гл. 7), а также в устройствах автоматики в качестве элементов датчиков напряжения, частоты, мощности, реле напряжения и других устройств. Для обеспечения ограниченно-линейной вебер-амперной характеристики реактора магнитопровод его должен иметь немагнитный зазор. Величина немагнитного зазора должна выбираться таким образом, чтобы материал магнитопровода не насыщался при максимальных значениях тока, протекающего через обмотку. Понятно, что дальнейшее увеличение немагнитного зазора при фиксированном максимальном токе будет приводить к увеличению результирующего магнитного сопротивления цепи и, следовательно, к уменьшению индуктивности обмотки. Поэтому для каждого реактора существует оптимальный немагнитный зазор, обеспечивающий требуемую индуктивность при минимальных габаритах реактора. Реакторы с ограниченно-линейной характеристикой широко применяются в цепях постоянного тока устройств электропитания в качестве дросселей сглаживающих фильтров (например, на выходе выпрямительных устройств, на входе инверторов и импульсных стабилизаторов), для ограничения тока при коротком замыкании, для деления тока между параллельно включенными вентилями и т. д.

Реакторы, устанавливаемые в цепях переменного тока в качестве токоограничивающих и помехоподавляющих, могут выполняться без воздушного зазора. Для обеспечения линейной характеристики реактора его магнитопровод выполняется разомкнутым либо он вообще отсутствует.

 

3.2. Магнитные усилители

Магнитным усилителем (МУ) называется усилитель мощности, тока или напряжения в электрической цепи переменного тока, действие которого основано на использовании нелинейных свойств ферромагнитных сердечников. Основными достоинствами МУ, объясняющими их широкое применение, являются: высокая надежность их работы; высокая устойчивость к перегрузкам и перенапряжениям; отсутствие электрической связи между цепями управления и нагрузкой; возможность получения высоких коэффициентов усиления. Простейший МУ можно представить как двухобмоточный трансформатор, одна из обмоток которого, соединенная последовательно с нагрузкой (рис. 3.4), подключается к источнику переменного напряжения. Эта обмотка носит название рабочей (w_p). Вторая обмотка w_y подключается к источнику постоянного тока и называется обмоткой управления. В таком простейшем МУ изменением тока, протекающим по цепи управления, можно изменять ток и напряжение на нагрузке.

а)

Рис. 3.4. Простейший магнитный усилитель: а - схема; б и в - кривые, поясняющие принцип действия.

Рассмотрим работу МУ в предположении, что магнитопровод обладает идеальной кривой намагничивания (рис. 3.2), а его поперечное сечение и число витков рабочей обмотки w_p выбраны так, что при токе управления I_y-0 материал магнитопровода не достигает насыщения, т. е.

где U_1m - амплитудное значение переменного напряжения, изменяющегося с частотой f, S_ст - поперечное сечение стержня магнитопровода; B_s - индукция насыщения материала магнитопровода.

В этом случае при I_y=0 ток в рабочей цепи отсутствует, а напряжение питания уравновешивается противоЭДС, развиваемой на зажимах рабочей обмотки. Если обеспечить ток управления такой, что I_ymaxU_1mw_p/R_нw_y, то материал магнитопровода в любой момент времени будет находиться в насыщении. Ток нагрузки будет иметь максимальное значение, а рабочая точка, характеризующая магнитное состояние материала магнитопровода, будет перемещаться по горизонтальному участку 1-0-2 ИКН (рис. 3,4,б)¹.

При изменении тока управления в пределах от 0 до I_ymax=U_1mw_p/R_нw_y ток нагрузки будет изменяться от 0 до максимального значения, определяемого заштрихованной площадью кривой на рис. 3.4,б. На рис. 3.4,в показаны кривые, поясняющие работу МУ при I_у<I_ymax. В интервале 0-t₁ результирующая МДС F_p=I_yw_y-i_нw_p>0 (в этот полупериод ток нагрузки вытекает из зажима рабочей обмотки, обозначенной началом), материал магнитопровода насыщен и через нагрузку протекает ток i_нu₁/R_н В момент t1 материал магнитопровода выходит из насыщения и в силу идеальности кривой намагничивания F_p=0. До тех пор пока материал не насыщен, через нагрузку протекает постоянный по величине ток, определяемый из соотношения I_уW_y=i_нW_p (интервал t₁-t₃) В интервале t₁-t₂ индукция в магнитопроводе уменьшается от +B_s до некоторого значения, соответствующего точке 2, под действием напряжения (u₁-i_нR_н), приложенного к рабочей обмотке В интервале t₂-t₃ индукция возрастает, достигая в момент t₃ значения индукции насыщения. Начиная с момента t₃, через нагрузку будет опять протекать ток, определяемый величинами u₁ и R_н. Момент, соответствующий точке 1' (момент t₃), может быть определен из усло­вия, что результирующее напряжение, приложенное к рабочей обмотке в интервале t₁-t₃, равно нулю (для установившегося режима работы МУ при I_у=const). Любое изменение величины I_у приведет по окончании переходного процесса к изменению длительности интервала t₁-t₃ и тока нагрузки (среднего значения). Для того чтобы рассмотренный принцип действия МУ был справедлив, необходимо чтобы ЭДС, индуцируемая в цепь управле­ния на интервале t₁-t₃, не вызывала бы изменения тока управления, т. е. чтобы R_y®¥ (питание цепи управления от источника тока, как показано на рис. 3.4,а). Питание цепи управления от источника напряжения (R_y®0) такого простейшего МУ принципиально невозможно, так как через нагрузку при любом значении u₁ будет протекать ток, определяемый только u₁ и R_н, (трансформатор окажется в режиме короткого замыкания).

Применение резистора R_y с большим сопротивлением для создания источника тока нецелесообразно, так как мощность, потребляемая им от источника управления, будет больше полезной мощности в нагрузке. Замена же резистора R_y индуктивностью приводит к резкому увеличению габаритов устройства. Поэтому на практике применяют МУ, выполненный на двух идентичных магнитопроводах, на каждом из которых размещается рабочая обмотка и обмотка управления (последняя чаще выполняется общей для обоих магнитопроводов).

Рабочие обмотки и обмотки управления обоих магнитопроводов соединяются между собой так, чтобы исключить трансформацию ЭДС из рабочей цепи в цепь управления на интервале, когда магнитопроводы не насыщены.

_______________________________________________________________

¹ По оси абсцисс ИКН откладывается для удобства не напряженность магнитного поля, а МДС F Нlс, где lc - средняя длина магнитной силовой линии.

Это позволяет иметь сколь угодно малое сопротивление цепи управления, т.е. обеспечивать большие коэффициенты усиления МУ по мощности. На рис. 3.5,а приведена схема МУ, выполненного на двух магнитопроводах А и Б. Рассмотрим работу такого МУ при следующих допущениях:

1. Напряжение источника питания изменяется по синусоидальному закону

u₁=U_1msinwt.

2. Магнитопроводы А и Б идентичны и характеризуются идеальной кривой намагничивания.

3. Активные и индуктивные сопротивления рабочих обмоток и обмоток управления равны нулю.

4. В рабочую цепь включена часто активная нагрузка R_н, а к цепи управления подключен источник питания с напряжением U_y и внутренним сопротивлением R_y. Положим в начале U_y=0. Магнитопроводы в этом случае будут перемагничиваться только под действием напряжения u₁. Вследствие идентичности магнитопроводов и обмоток, расположенных на них, скорости изменения магнитной индукции в обоих магнитопроводах будут одинаковы, т. е. будут равны и ЭДС, развиваемые на зажимах рабочих обмоток. Причем из-за встречного включения рабочих обмоток магнитная индукция в одном из магнитопроводов нарастает, а в другом падает. Поэтому ЭДС, индуцируемые в обмотках управления магнитопроводов А и Б, окажутся равными и противоположными по знаку. Следовательно, сопротивление R_y никак не влияет (при U_y=0) на процессы, происходящие в МУ.

Если поперечное сечение S_cт стержней магнитопроводов, значение U_im напряжения U_i и частота его изменения w, а также число витков рабочих обмоток W_p выбраны таким образом, что материал магнито­проводов не насыщается, т. е.

то вследствие идеальности кривой намагничивания ток нагрузки в любой момент времени отсутствует. Магнитный усилитель при U_y=0 представляет собой два последовательно соединенных трансформатора А и Б в режиме холостого хода. Магнитная индукция в каждом из трансформаторов изменяется по косинусоидальному закону от -В_m до +В_m.

При введении в цепь управления источника напряжения перемагничивание материала магнитопровода каждого из трансформаторов будет осуществляться под действием двух источников U_iи U_y. Действие этих источников на трансформаторы А и Б можно рассматривать независимо друг от друга, так как включены они в разные цепи, а наводимые ими ЭДС в противоположных цепях взаимно уничтожаются. В результате скорости изменения магнитной индукции в магнитопроводах А и Б окажутся различными.

Рис. 3.5. К анализу работу ДМУ:

а) схема;

б) временные диаграммы.

В любой полупериод изменения U_i один из трансформаторов будет перемагничиваться под действием суммы напряжений U_i/2+U_y/2, а второй - под действием разности этих напряжений:

(3.1)

(3.2)

По окончании переходного процесса МУ может оказаться в одном из двух режимов:

1. Оба магнитопровода насыщены в течение всего полупериода изменения v_i (при больших U_y) и ток нагрузки определяется только U_i и R_н.

2. На интервале каждого полупериода изменения U_i можно выделить два подынтервала. На одном из них материал обоих трансформаторов не насыщен. На втором подынтервале материал одного трансформатора насыщен, а второго не насыщен (при достаточно малых U_y). Рассмотрим более подробно второй режим работы, являющийся нормальным режимом работы МУ. Кривые, поясняющие работу МУ, приведены на рис. 3.5,б.

В интервале 0<wt<p намагничивается трансформатор А и размагничивается трансформатор Б (полярность источника питания U_i для этого полупериода показана на рис. 3.5,а). В момент t=0 индукция в магнитопроводе А равна установившемуся значению В_уA, а в магнитопроводе Б - индукции насыщения +B_s. Начиная с момента t=0, оба магнитопровода не насыщены. Изменение индукции в магнитопроводе А определяется суммарным воздействием напряжений U_i/2 и U_y/2 в соответствии с выражением (3.1). Индукция в магнитопроводе Б изменяется с меньшей скоростью (под действием раз­ности напряжений U_i/2 и U_y/2) в соответствии с (3.2). В момент

t=a/w индукция в магнитопроводе А достигает значения насыщения, а в магнитопроводе Б - некоторого значения В_Ба, отличного от В_уА. На интервале 0<wt<a ток в рабочей цепи и цепи управления МУ отсутствует, а приложенные напряжения U_i и U_y уравновешиваются ЭДС, развивающимися на зажимах обмоток трансформатора А и Б. В интервале a<wt<p индукция в магнитопроводе А остается неизменной и равной Bs, поэтому ЭДС на зажимах обмоток трансформатора А равны нулю. Магнитная индукция в трансформаторе Б изменяется, принимая в момент t=a/w значение В_уА, равное В_уА (рассматривается установившийся режим работы МУ). На этом интервале для трансформатора Б справедливы соотношения, составленные на основании закона Кирхгофа и закона полного тока.

(3.3)

(3.4)

(3.5)

Совместное решение (3.3) - (3.5) дает для скорости изменение индукции в трансформаторе Б соотношение вида

                                     (3.6)

где U'_y=U_yW_p/W_y - напряжение U_y, приведенное к виткам рабочей обмотки; R'_y=R_y (W_p/W_y)² - сопротивление R_y, приведенное к рабочей обмотке. Из (3.6) следует, что приращение индукции в интервале a<wt<p тем меньше, чем меньше R'_у и U'_y по сравнению соответственно с R_H и U_icp (среднее за полупериод значение напряжения u₁). При R'_y<<R_н и U'_y<<U_icp приращение индукции В_б становится настолько малым, что можно пренебречь ЭДС, развиваемыми на зажимах обмоток трансформатора Б, и считать, что все напряжение питания U_i выделяется на нагрузке, а в цепи управления протекает ток i_y=i_нW_p/W_y. Это полностью согласуется с теорией трансформаторов, так как на интервале a<wt <p при R'_y<R_н и U'_y<U_1cp трансформатор Б оказывается в режиме короткого замыкания. В следующий полупериод трансформаторы А и Б поменяются местами (трансформатор А будет размагничиваться, а трансформатор Б намагничиваться), но процессы, происходящие в них, будут аналогичны рассмотренным (рассматривается установившийся режим работы МУ, для которого В_уА=В_Б/wt=p=В_уБ). Следовательно, МУ идентичен ключу между нагрузкой R_н и источником питания U₁. Момент замыкания этого ключа соответствует моменту насыщения одного из магнитопроводов. Понятно, что любое изменение Uy приведет к тому, что значение индукции в конце полупериода для одного трансформатора не будет равным значению индукции в начале полупериода для другого трансформатора и в результате изменится по окончании переходного процесса значение угла а и ток нагрузки (среднее его значение). Отличительной особенностью рассмотренного МУ является отсутствие постоянной составляющей в токе рабочих обмоток. Подобные МУ называются дроссельными (ДМУ). Из принципа действия ДМУ следует, что на интервалах полупериода, когда материал одного из трансформаторов насыщен, справедливо соотношение i_nw_p=i_yw_y, являющееся основным уравнением ДМУ. Это уравнение остается справедливым во всем диапазоне изменения угла насыщения а от 0 до p. Угол а, равный л, соответствует работе ДМУ при U_y=0, когда материал ни одного из магнитопроводов не достигнет насыщения (рассматривается случай, когда В_mB_s). Угол a, равный 0, соответствует работе ДМУ при больших значениях U_yU_ymax, когда материал обоих магнитопроводов не выходит из насыщения и через нагрузку протекает максимально возможный ток.

Основное уравнение ДМУ справедливо не только для мгновенных значений, но и для средних за полупериод значений токов.

                                          (3.7)

Зависимость  от тока управления  в статическом (установившемся) режиме работы ДМУ называют характеристикой управления. Часто эту характеристику строят не в функции I_y, а в функции приведенного к рабочей цепи тока управления I'_у=I_yw_y/w_p (рис. 3.6). Наклон характеристики управления на линейном участке 0-1 определяет коэффициент усиления по току К_I, который согласно (3.7) зависит только от отношения чисел витков обмоток,

(3.8)

Коэффициент усиления по мощности ДМУ

(3.9)

оказывается тем больше, чем меньше сопротивление цепи управления, приведенное к рабочей обмотке, по отношению к сопротивлению нагрузки. Физически это объясняется тем обстоятельством, что для обеспечения установившегося режима работы ДМУ необходимо, чтобы напряжение U_y, вводимое в цепь управления, компенсировало падение напряжения на сопротивления R_y за счет тока I_y, трансформируемого из рабочей цепи в цепь управления, т. е. необходимо, чтобы I_yR_y=U_y. Следовательно, увеличение R_y приводит к необходимости уве­личивать U_y, а в результате растут потери мощности в цепи управления. Из равенства I_yR_y=U_y и соотношения (3.7) следует, что I_н=U'_y/R'_y. Изменение полярности напряжения U_y приведет только к тому, что по окончании переходного процесса магнитная индукция в насыщающемся трансформаторе будет достигать значения -B_s, а не +B_s. Процессы же в ДМУ останутся без изменения. Следовательно, характеристика управления будет симметрична относительно оси ординат (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Характеристика управления идеального ДМУ.

При В_т>=B_s характеристика управления выходит из начала координат. Если U_cp>2E_s=8w_pfS_стB_s, то при изменении U_y от 0 до некоторого значения U_yo<U_уmах, на каждом полупериоде изменения U₁ появятся интервалы, когда материал обоих магнитопроводов насыщен, и следовательно, ток нагрузки не зависит от U_y. Перенасыщение ДМУ (увеличение U_1cp свыше 2E_s) сужает диапазон регулирования тока нагрузки (пунктирная кривая 2-2'-1'-1 на рис. 3.6). Характеристика управления реального ДМУ (рис. 3.7) отличается от рис. 3.6 тем, что при I_у=0 через рабочую цепь ДМУ протекает небольшой ток (ток холостого хода I_н.х.х).

Рис. 3.7. Характеристика управления реального ДМУ

Это объясняется тем, что магнитная проницаемость материала на ненасыщенных участках реальной кривой намагничивания конечна. Кроме того, обмотки ДМУ обладают активным и индуктивным сопротивлениями. Поэтому I_нmах<<U_1cp/R_н. Однако ввиду малости I_н.х.х<I_нmах и возможности обеспечения I'_нmах »I_нmax=U_1cp/R_н характеристика рис. 3.7 близка к характеристике рис. 3.6 идеального ДМУ.

Достоинством ДМУ является малая чувствительность К_I к изменению напряжения и частоты сети, сопротивления нагрузки и свойств материала магнитопровода. Изменение, например, напряжения сети или ее частоты изменяет В_m и соответственно диапазон регулирования (в случае перенасыщения ДМУ), но не влияет на коэффициент усиления.

Если ДМУ имеет несколько обмоток управления, то в интервале насыщения одного из трансформаторов (a-p) ДМУ аналогичен трансформатору с несколькими вторичными обмотками. Из теории трансформаторов следует, что все эти вторичные обмотки после их приведения к рабочей цепи оказываются включенными параллельно друг другу. Поэтому под R'_y в условии R'y<R_н следует понимать результирующее сопротивление всех обмоток управления. Практически достаточно выполнения неравенства R'_y/R_н<1, чтобы ДМУ работал в режиме, рассмотренном выше. Характеристики управления ДМУ, представленные на рис. 3.6 и 3.7, останутся без изменения и в случае нескольких цепей управления. Только по оси абсцисс следует откладывать суммарную МДС всех обмоток управления, деленную на число витков рабочей обмотки.

3.3. Обратная связь в магнитном усилителе

Повышение коэффициента усиления ДМУ может быть обеспечено увеличением числа витков его обмотки управления. Однако при этом будет увеличиваться и ЭДС, индуцируемая в этой обмотке, что может оказаться опасным для ее изоляции. Кроме того, увеличение W_y повышает инерционность ДМУ.

Рис. 3.8. Схема ДМУ с внешней обратной связью

Из теории ДМУ следует, что для увеличения его коэффициента усиления по току (а следовательно, и по мощности при заданном R_y) необходимо ослабить или полностью исключить трансформацию электрической энергии из рабочей цепи в цепь управления. Это можно обеспечить двояко. Либо с помощью дополнительной обмотки, через которую протекает ток нагрузки в направлении, обеспечивающем получение МДС этой обмотки, совпадающей по направлению с МДС обмотки управления. Такой способ повышения коэффициента усиления ДМУ носит название внешней обратной связи (рис. 3.8). Либо с помощью вентилей, которые обеспечивают отключение в каждый полупериод рабочей обмотки ненасыщенного трансформатора от сети переменного тока, т.е. тем самым исключается трансформация электрической энергии из рабочей цепи в цепь управления. Дроссельный МУ, использующий этот способ повышения коэффициента усиления, называется МУ с внутренней обратной связью или МУ с самоподмагничиванием (рис. 3.9). Для ДМУ с внешней обратной связью основное уравнение примет вид

Если через обмотку обратной связи протекает весь ток нагрузки, т.е.

где К_ос=W_ос/W_р - коэффициент обратной связи. Характеристики ДМУ с внешней обратной связью при различных значениях К_ос представлены на рис. 3.10.

Рис. 3.9. Схема МУ с внутренней обратной связью

Принцип действия ДМУ, выполненного по схеме рис. 3.9, заключается в следующем. При полярности U_i, указанной на рис. 3.9, рабочая обмотка трансформатора А подключена к Ui и индукция повышается от некоторого В_уА до B_s.

Рис. 3.10. Характеристики ДМУ с внешней обратной связью при различных значениях К_ос

На этом интервале в обмотке управления W_y трансформатора А индуцируется ЭДС. Эта ЭДС через источник U_y и R_y оказывается приложенной к обмотке управления трансформатора Б в направлении, обеспечивающем уменьшение магнитной индукции. Энергию, необходимую для размагничивания трансформатора Б, поставляет трансформатор А, т.е. через его рабочую обмотку протекает удвоенное значение тока холостого хода трансформатора. После насыщения магнитопровода трансформатора А ни в одной из обмоток МУ ЭДС не индуцируется до окончания рассматриваемого полупериода и через нагрузку протекает ток, определяемый практически U_i и R_н. Рабочая же обмотка ненасыщенного трансформатора Б отключена от U_i вентилем VD2. Для рассматриваемого МУ при I_у=0 через нагрузку протекает максимальный ток, так как материал магнитопровода обоих трансформаторов будет насыщен. При больших U_y в тот полупериод, когда намагничивается трансформатор А, индукция в трансформаторе Б быстрее достигнет насыщения (-B_s) вследствие чего трансформатор А окажется в режиме короткого замыкания и из его рабочей цепи в цепь управления будет трансформироваться энергия. Следовательно, МУ с внутренней обратной связью превратится в ранее рассмотренный ДМУ. Характеристика управления МУ рис. 3.9 представлена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Характеристика управления МУ с внутренней обратной связью

Рабочим участком характеристики является участок между -I'_уmax и - I'_уmin.

3.4. Устройство магнитного усилителя

Однофазные МУ, как правило, выполняются на двух магнитопроводах, что позволяет работать при малом сопротивлении цепи управления. На каждом из магнитопроводов располагается своя рабочая обмотка. Обмотка управления может быть индивидуальной для каждого магнитопровода или общей для двух. С общей обмоткой управления МУ более компактен и при одном и том же числе витков W_у обладает меньшим сопротивлением цепи управления. Для уменьшения потоков рассеяния рабочие обмотки помещаются на расположенных рядом стержнях магнитопроводов, а обмотки (обмотка) управления охватывают эти стержни вместе с рабочими обмотками. Как и трансформатор, МУ могут быть выполнены на магнитопроводах стержневого, броневого или тороидального типа. Для изготовления магнитопроводов МУ применяются те же материалы, что и для Принцип действия ДМУ, выполненного по схеме рис. 3.9, заключается в следующем. При полярности U_i, указанной на рис. 3.9, рабочая обмотка трансформатора А подключена к Ui и индукция повышается от некоторого В_уА до B_s. магнитопроводов трансформаторов. Для обеспечения больших коэффициентов усиления при малых габаритах МУ материал магнитопровода должен обладать по возможности большей индукцией насыщения B_s, большой динамической магнитной проницаемостью M_д, малой коэрцитивной силой и малыми удельными потерями.

Контрольные вопросы к главе 3

«Электрические реакторы и магнитные усилители».

1. Электрические реакторы и их применение.

2. Простейший магнитный усилитель.

3. Устройство и принцип действия дроссельного магнитного усилителя на двух магнитопроводах.

4. Основное уравнение дроссельного магнитного усилителя. Характеристики управления идеального и реального магнитного усилителя.

5. Дроссельный магнитный усилитель с внешней обратной связью.

6. Дроссельный магнитный усилитель с внутренней обратной связью.

Рекомендуем посмотреть лекцию "Маркетинговый коммуникационный комплекс".

Литература

1. Бокуняев А.А., Бушуев В.М., Жерненко А.С. и др., под ред. Козляева Ю.Д. – М.: Радио и связь, 1998.

2. Бокуняев А.А., Горбачёв Б.В., Китаев В.Е. и др.; под редакцией Китаева В.Е.- М.:Радио и связь, 1988.

3. Краус Л.А., Гейман Г.В. и др. Проектирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1980.

4. Уетти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1990.