Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (Электротехнические устройства радиосистем (А. И. Иванов-Цыганов)), страница 7

ерез другой, ненасыщенный сердечник транс" орм р цепь уп авлеиия. И и р менно из за такои трансформации оказывается 31 справедливым уравнение (2.13). Ток в обмотке управления, прак. тически не ограничиваемый малым сопротивлением г, размагиичи вает ненасыщенный сердечник ровно настолько, насколько его намагничивает ток силовой цепи. При принятой нами идеальной кривой намагничивания сердечника сформулированное выше условие означает, что суммарная намагничнвающая сила ненасыщенного сердечника должна равняться нулю..

Выбранное на рис. 2.2 направление тока 1у противоположно тому, которое имеет ток ув иа рис. 1.15, а, поэтому гиаг,— 1 шу=О. (2.18) или (2.19) (у = 1.гас~юг. Так как в первую и вторую половину каждого из периодов трансформация тока в обмотку управления происходит при разных поляр- ! настях напряжения и через различные нгр сердечники, то наведенные импульсы тока 1 будут иметь одну и ту же полярйость (рис. 2,4, г). В токе обмотки управления нет составляющей с частотой тока сети со из-за особенностей ее (обмотки) включения, а есть только четные гармоники этой часто. к ты и постоянная составляющая, кото..

гу рая есть не что иное, как ток управления уу,' создающий индукцию Во. Поскольку )у есть среднее зна- чение тока 1У, то иа основе (2.19) получаем коэффициент усиления по току идеального магнитною усилителя: (2. 20) 'с1 ус~и.ср(б~у а'у~ определяющий наклон его характеристики вход — выход (рис.

2.5). Наклонный участок характеристики поднимается до тех пор, пока индукция В, не станет равной 2В„ а угол насыщения а = О. Дальнейшее увеличение тока управления уже не окажет влияния на ток нагрузки, так как сердечники усилителя насыщаются поочередно на время, равное половине периода напряжения сети, и его силовые обмотки уже не оказывают никакого сопротивления току нагрузки. Поэтому )н ,„ = 2Е /(уог„). (2.21) ~ Входной мощностью усилителя является мощность, выделяемая источником сигнала на сопротивлении Я,у. Поэтому для коэффи. циента усиления по мощности имеем ы-'„,,11. м-„УГ„ (2.22) Характеристика вход — выход магнитного усилителя с реальными сердечниками (рис. 2.5) отличается от идеализированной в основиоу1 Е =1 г, с а151'~В' ДВ ! (щ щ) 1ср (2.23) где второй член в правой части определяет среднее значение э.

д. с., наводимой в обмотке управления. Раньше при анализе установившегося режима предполагалось, что разность производных равна нулю. Это являлось следствием равенства нулю переменного напряжения с частотой оз иа обмотке управления. В данном случае интересует средйее значение этой разности за период в переходном процессе, а оно, как нетрудно определить, равно изменению'среднего значения индукции в'обоих сердечниках, т, е.

' 6ВС/й. Таким образом, осго Еу = 1у сргу+ шу — „° (2,24) В УРавнении 1у,р имеет смысл Уже не мгновенного значенил тока управления, а медленно меняющегося среднего значения тока управления, так же как и В„. Из уравнеш1я (2.11) нетрудно получить (2.11') В„= — В, (1+ соз и), а из (2,17) ии „пги г„пг„„д„ !+сохи= ы (2.! 7') П одстановка соотношений в (2.24) с учетом того что! = й 1' дает н.ср 91у.срг и ° у и .1УСР У У.сРУ+нгс '41' Щ С (2.25) Ь1, Чта тОК ХОЛОСТОГО ХОда )и„в НЕ раВЕН ИуЛЮ, Нба МаГНИтвая Пра, ицаемость реальных сердечников имеет конечную величину, а также ем, что переход в насыщение происходит не резко, а постепенно.

На основном рабочем участке характеристика вход — выход реаль,1ого усилителя почти совпадает с характеристикой идеального усилителя, что позволяет применять полученные соотношения и для практических схем. Рассчитаем теперь постоянную времени. идеального магнитного усилителя. Она определяет запаздывание установления тока управления магнитного усилителя при изменениях э. д. с.

источника сигнала Еу. Изменения среднего тока нагрузки следуют за изменениями тока уйравления с.запаздыванием лишь на часть полупериода, так как соотношение (2.19) остается вериьум и для переходного процесса. Таким образом, вся инерционность магнитного усилителя сосредоточена в его обмотке управления. Определим процесс установления тока управления в схеме рис, 2.2 при включении э. д. с, источника сигнала Е, Для цепи управления справедливо дифференциальное уравнение й А. И. Иввнов-Цыганов зз Преобразовав полученное дифференциальное уравнение первого порядка с постоянными коэффициентами, по Лапласу, запишем Еу/р = !у (р) гу+(а>уг,|/(а>с4!)Др!>, (р) — !уа], (2,26) где ! (р) — изображение~искомого тока управления; !у, — его начальное значение в момент включения э.

д. с., т. е. при в>! = О. Приняв !у, = О, найдем изображение интересующего нас тока: ! (р) = Еу!р (гу+ ра>ууг„!(юс4!)')= !,,/гр (1+ рт)~, (2.27) где ! = Еу/гу — установившееся значение тока управления; т = = свуУг„/ (а44!гу) — постоянная времени цепи управления. Обратное йреобразование Лапласа, примененное к (2,27), дает выражение тока управления, как явной функции времени: , =!. (1 — е — '/'). . (2.28) Ток обмотки управления нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени т, причем эта постоянная времени зависит как от нагрузки усилителя, так и от общего сопротивления в его цепи управления гу. Сопротивление гу = /7, + Ду вкл>очает и выходное сопротивление источника сигнала.

Запишем выражение для постоянной времен>> усилителя так, чтобы выделить в нем член, определяющий влияние сопротивления источника сигнала: а>',/С 4/ (1+ >г //1 ) 1+/С />г~, (2.29) Собственная постоянная времени усилителя т„' зависит лишь от элементов схемы усилителя. Постоянная времени усилителя в схемет всегда меньше, чем т, Однако улучшение быстродействия, вызванное увеличением сопротивления источника сигнала, приводит к уменьшению чувствительности 'усилителя к изменениям э.

д. с. источника сигнала Е,. Отношейие коэффициента усилителя по мошности /ср к его собственной постоянной времени, называемое до б р о т н о с т ь ю у с ил н т е л я, на основе (2.29) и (2.22) получается постоянной величиной: йе/ту — — 41ЯБ/г, 4! (2.30) зависящей лишь от частот>я тока питающей сети ! = в>/ (2гс).

Такое соотношение удобно для оценки возможностей усилителя..При частоте тока, питающей сети 50 Гц, добротность любого усилителя получается равной 200 1/с, а это показывает, что любой магнитный усилитель с. коэффициентом усиления по мошиости 200 будет иметь постоянную времени, равную ! с. Усилитель с таким же усилением, но работающий от сети ! = 500.Гц; будет иметь постоянную времени уже 0,1 с. Улучшение показателей магнитных усилителей с ростом частоты его источника питания является одной из причин, стимулирующих применение источников, работающих на повышенной )аетате.

Все З4 больше для питания магнитных усилителей используют сеть пере,енного напряжения не гармонической, а прямоугольной формы (н,с 2,6, а). Основные показатели магнитного усилителя (коэффи, енты усиления, добротность) при смене формы напряжения не изме„яются, но зависимость угла насыщения оттока управления становится линейной. Выбрав амплитуду переменного напряжения по условию Е = 8а>,!ЯВ„ (2.31) что и определяет уже отмеченную линейную зависимость а от тока / управления ! . Следует только заметить, что !у определяется, как.- и ранее, соотношением 65 !у=(/„ь, а>,/(а>„г„).

(2 33) ~ипс Эта особенность магнитного ф усилителя с питанием от напряжения прямоугольной формы используется, когда необходимо пре- 'у образовать изменения постоянного г) напряжения в изменение временного интервала в импульсной последовательности или, иначе говоря, скважности импульсной последовательности. Такая необходимость возникает в ряде схем стабилизаторов напряжения и в цифровых вычислительных устройствах.

Магннтиьш усилитель в режиме вынужденного намагничивания применяют ограшшенно, так как он не имеет заметных преимуществ в сравнении с усилителями, работающими в режиме свободного намагничивания. Только в тех случаях, когда он используется как модулятор, удобство съема модулированного напряжения заставляет отдавать предпочтение схемам мапштного усилителя с большим сопротивлением в цепи управления для переменного тока. Магнитный модулятор — преобразователь постоянного напря>кении в переменное. Необходим оп для построения высокочувствительиых усилителей постоянного тока. Модулятор преобразует спектр Рис. 2.6 35 получим изменения индукции в сердечниках усилителя за половину периода от — В, до+В, (рис.

2.6, б). Ток в силовых обмотках и обмотке управления получается в виде прямоугольных импульсов с длитель- с е ностью и — а и амплитудами Е„/г„ п и>,Е / (св г„) (рис. 2.6, в, г). Среднее за полпериода напра; жение на нагрузке в этом случае будет в дс (/„,р —— Е (ус — а) Р„/(яг„), (2.32) усиливаемого сигнала и выносит его из области частот, примыкающей к нулю, где аномально велики шумы и электронных ламп и транзисторов (дрейф нуля), в область частот порядка сотен герц. Именно это и позволяет построить высокочувствительный усилитель постоян.