Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (Электротехнические устройства радиосистем (А. И. Иванов-Цыганов)), страница 8

ного тока. $ 2.3. Обратная связь в магнитных усилителях Для улучшения характеристик магнитного усилителя широко применяют обратную связь. В самом простом случае цепь обратной связи представляет собой дополнительную обмотку, нанесенную на сердечники таким же способом, как и обмотка управления, и включенную в цепь выпрямленного тока нагрузки (рис. 2.7). Если намагничивающие силы обмоток обратной связи н управления совпадают по направлению, то такая обратная связь называется п о л о ж и тел ь н о й. Прп встречном пх включении получаем о тр и ц а т е л ь н у ю обратную связь.. см Ксан было уже определено, в магас« сос нитном усилителе средние значения ампер-витков обмоток силовой цепи Ю„ и постоянного намагничивания равны.

В усилителе с обратной связью асос постоянный подмагничивающий поток создается двумя обмоткамих управле/р ння и обратной связи. Поэтому для него будем иметь /„св„~ (о ~рэ4, = /„м,ряс,. (2.34) Знак «плюс» в левой части равенства соответствует положительной, а знак «минус» — отрицательной обратной связи. Из .(2.34) находим наклон характеристики вход — выход, равный коэффициенту усиления по току магнитного усилителя: ~о. ср осу саус сас (2.

35) Гу ес гп с" ос ~ -$ саос!сас При положительной обратной связи коэффициент усиления возрастает, а при отрицательной — падает, Поскольку коэффициент усиления по току магнитного усилителя очень стабилен (он, определяется отношением числа витков), то мойнсо в нем применять даже сильную положительную.

обратную связь (1 — ю.,/сп,— малая величина), не опасаясь его самовозбуждения. При умеренной положительссой обратной связи рост коэффициента усиления не сопровождается ростом постоянной времени усилителя, так как она по-прежнему определяется индуктивностью обмотки управ- ления. Поэтому добротность усилителя возрастает пропорционально /г';. При сильной положительной обратной связи сказывается инерционность силовой цепи усилителя, которая возрастает из-за влияния обмотки св„, и добротность усилителя возрастает уже меньше, чем в й'; раз, как при слабой и умереийой связи.

Влияние обратной связи на характеристику вход — выход реального усилителя (рис. 2.8) приводит к увеличению крутизны участка, на котором иамагничивающая сила тока управления совпадает с намагничивающей силой обмотки обратной связи (обратная связь положительна), и уменьшению крутизны ее участка, соответствующего мор противоположному направлению тока управления. Так как направление тока, протекающего по об«с » =а ос= мотке обратной связи, определяется только включением диодов выпрямительного моста и не меняется в процессе работы усилителя, а рс ус то изменение направления . тока /„ на противоположное приводит Рис. 2.8 к смене знака обратной связи. Помимо изменения крутизны наклонных участков характеристика вход — выход.под влиянием обратной связи смещается влево.

Зто смещение происходит под действием тока холостого хода усилителя. При с'р = О из-за обратной связи возникает подмагничивание сердечников, ток нагрузки возрастает и, следовательно, точка характеристики вход — выход, соответствующая / .= О, смещается вверх. При отрицательном токе управления ! „ создающем ампер-витки /т сву, сс равные 1«, «св„сердечйики усилителя полностью размагг ничены, в его силовой цепи должен протекать ток !о, „ что и отражено на рис. 2.8. Если в магнитном усилителе сделать коэффициент положительной обратной связи й„= ссс„/цс, равным единице, то из-за потерь на перемагничивание в сердечниках он останется еще устойчивым и будет обладать не бесконеча) 8) ным, но очень большим усиРис.

2.9 левием. Эту особенность маг- нитного усилителя используют в' схемах с внутренней обратной связью илн, как их еще называют, в схемах с самонасыщеиием (рис. 2.9, а). В таких усилителях постоянный магнитный поток обратной связи создается самими силовыми об»ютками. Последовательно с каждой из силовых обмоток включается выпрямительный диод. В схеме Усилителя введены еще две дополнительные обмотки смещения с числом витков ю,„. Они служат для смещения характеристики вход — выход вдоль оси токов управления (рис.

2.9, б). В зависимости от особен- $2.4 Двухтактные схемы магнитных усилителей Глава П1 Электрические машины пОстОяннОГО тОка а) ностей источника сигнала подбирают такое смещение, чтобы усиливаемые изменения тока управления попадали на крутой участок характеристики вход — выход. Аналогично включаются обмотки смещения и в схемах усилителей без обратной связи.

Простота схемы, высокие показатели усилителей с внутренней обратной связью привели к тому, что они почти полностью заменили другие схемы магнитных усилителей. — Рассмотренные ранее схемы магнитных усилителей давали возможность уменьшать или увеличивать ток, протекающий в силовой цепи, но направление этого тока оставалось всегда одним и тем же. Во многих случаях, например для реверсирования, работающего от магнитного усилителя двигателя, требуется изменение направления тока нагрузки при изменении полярности сигнала управления. Это достигается в д в у х т а к т н ы х схемах магнитных усилителей.

Ограничимся рассмотрением только одной мостовой схемы двухтактного магнитного усилителя без обратной связи. Мостовые схемы имеют ряд положительных качеств в сравнении с другими схемами двухтактных усилителей. В мостовой схеме (рис. 2.10) четыре силовых обмотки образуют мост, в одну диагональ которого а — б включена нагрузка, а в другую в и г — напряэкение сети. Ток смещения намагничивает в одинаковой степени все четыре сердечника усилителя, поэтому при ! = 0 мост сбалансирован, а напряжение на нагрузке равно нулю.

Ток управления создает намагничива|ощую силу, которая в двух левых сердечниках направлена встречно намагпичпвающей силе'обмотки смещения, а в двух правых — согласно с ней. Поэтому при указанной на рис. 2.10, а полярности входного постоянного напряжения ток управ- ления будет размагничивать лввые н намагничивать правые сердечники. Сопротивление силовых облюток 1 и 2 будет возрастать, а обмоток 3 и 4 — уменыпаться.

Мост разбалансируется, в нагрузке возникнет ток. Смена полярности входного напряжения вызовет увеличение сопротивлений силовых обмоток 3 и 4 п уменьшение сопротивления обмоток 1 и 2. Напряжение на нагрузке также сменит свою полярность, т, е. его фаза изменится на угол я. Напряжение (1, между точками а и в при изменении тока управления от 1гсв до 1г,„возрастет от нуля до е, (рис. 2.10, б). Напряжение (1т между точками б и в уменьшается. Среднее значение напряжения на нагрузке, равное разности этих двух напряжений: и„„= (и, — и,), (2.36) изображено штриховой линией на рис. 2.10, б.

Эта линия и дает вид характеристики вход — выход двухтактногсл магнитного усилителя. Начальная балансировка моста достигается в приведенной схеме усилителя с помощью переменного резистора 17„. 5 3.1. Устройство машин постоянного тока Н а с т а т о р е 5 машины постоянного тока (см. схематический поперечный разрез, рис. 3,1, а) размещаются постоянные электромагниты: основной полюс возбуждения 4 и дополнительный полюс 7. Полюса возбуждения создают основной продольный магнитный поток, а дополнительные полюса — поперечный магнитный поток для улучшения условий коммутации и уменьшения искрения под щетками.

На вращающемся я к о р е 1, в пазах 8 размещены обмотки, каждая секция которых подключена к двум пластинам 9 к о л л е к т о р а 6 (рис. 3.1, б). Медные пластины коллектора, разделенные.изоляционными прокладками, собраны так, что образуют цилиндр, по внешней поверхности которого скользят токосъемные угольные щетки. 1лоллектор закрепляется неподвижно на оси якоря, вращается вместе с нпм. Якорь машины постоянного тока набирается из тонких дисков; выштампованных из электротехнической стали, так как, вращаясь в магнитном поле, он подвергается перемагничнванпо с частотой, определяемой частотой его вращения. Статор машины отливается из стали. В силу принципа обратимости одна и та же машина люжет работать как ге н е р а т о р о м, так и д в и г а т е л е м.

Прн работе в геиераторном режиме якорь машины раскручивается каким-либо двигателель в его обмотках возбуждается э. д. с., создающая постоянный ток в нагрузке, подключаемой к щеткам. Ток в об- мотках.возбуждения 3 создается либо э. д. с., возбуждаемой в обмотках якоря, либо от постороннего источника. В двигательном режиме обмотки возбугкденпя н якоря подключаются к сети постоянного тока; якорь вращается, с его вала передается на нагрузку механическая мощность. Магнитный поток, создаваемый обмоткоп возбуждения, .

проходит по полюсам машины, через якорь и замыкается в ее ярме. При вращении якоря против часовой стрелки в активных проводниках, уложенных в его пазы и перемещающихся вместе с якорем в магнитном поле, наведется э. д. с. Эта э. д. с. в проводниках 1, 2 и 8, находящихся под верхним полюсным наконечником (2 на рис.3.1, а) будет направлена пз плоскости рисунка, а в проводниках 4, 5 и 6, занимающих положение в данный момент около нижнего полюсного наконечника, — за плоскость рисунка. В проводниках 3 и 7, располо- а1 Рис.

3.1 женных на геометрической нейтрали, э. д. с. не наводится, так как они перемещаются вдоль магнитного поля. Для того чтобы подвести возбуждаемые в активных проводниках э. д, с, к нагрузке (машина работает генератором), необходимо соблюсти следующие условия: !. Вращение якоря, приводящее к смене места, занимаемого каждым из проводников, долнсно оставить неизменной конфигурацию их соединения. Поэтому обмотка должна обладать центральной симметрией, т. е. быть замкнутой (неразрывной). 2.

Соединение проводников в замкнутую обмотку должно приводить к суммированию э. д. с., наводимых в каждом из них, исключить возможность появления короткозамкнутых витков. Исходя из этих условий, обмотка якоря должна в любой момент времени образовывать две параллельные цепочки генераторов, эквивалентных каждому из ее активных проводников (рис. 3.2). При вращении ротора активные проводники переходят от нижнего полюсного наконечника к верхнему, в соответствии с этим эквивалентные им генераторы меняют свою полярность.