Магнитные усилители. Назначение, устройство. Достоинство и недостатки

Магнитный усилитель — это электромагнитное устройство, работа которого основана на использовании нелинейных магнитных свойств ферромагнитных материалов и предназначенное для усиления или преобразования электрических сигналов.

Простейший магнитный усилитель

Рабочая обмотка, подключенная к источнику переменного то­ка, состоит из двух последовательно соединенных катушек с малым числом витков wp. Обмотка управления расположенная на среднем стержне и питающаяся от источника постоянного тока, напротив выполняется многовитковой. При отсутствии тока управления из-за малой МДС (Ipwp) катушек рабочей обмотки магнитопровод не насыщается. Индуктивность этих катушек (L = Gwp2, где G - магнитная проводимость контура замыкания магнитного потока) и, как следствие, полное сопротивление рабочей обмотки велики, рабочий ток мал, и на нагрузке в этом случае выделяется малая мощность.

При не равном 0, даже при небольшом его значении (из-за большого числа витков wy) возникают насыщение магнитопровода (уменьшение его проводимости) и, как следствие, уменьшение индуктивности катушек. В ре­зультате полное сопротивление рабочей обмотки резко уменьшается, а ток в цепи (и мощность на ) - увели­чивается. Таким образом, посредством малых сигналов в обмотке управления wy можно управлять значитель­ной мощностью в рабочей цепи МУ.

Достоинства: простота и надежность конструкции, большой срок службы, нечувствительность к внешним механическим воздействиям, большой коэффициент усиления по мощности ( ) одного каскада, высокая радиационная стойкость.

Недостатки: основным недостатком следует считать их инерционность (низкое быстродействие). Инерцион­ность МУ объясняется наличием переходного процесса в цепи управления, вихревых токов и потерь на гисте­резис в магнитопроводе, переходного процесса в цепи переменного тока. Выполнение магнитопровода из тон­ких листов железоникелевых сплавов позволяет свести потери на гистерезис и вихревые токи практически к нулю. Инерционность МУ можно также снизить введением гибкой обратной связи, увеличением числа каска­дов усиления, а также включением дифференцирующего контура на входе МУ, шунтированием нагрузки кон­денсатором и др. У большинства МУ время переходного процесса в цепи нагрузки во много раз меньше дли­тельности процессов в цепи управления.

Максимальная мощность МУ достигает сотен киловатт. Коэффициент усиления по мощности МУ при 100 Вт и f = 50 Гц обычно составляет 50— 200. Для более мощных МУ этот коэффициент увеличивается. Ко­эффициент полезного действия МУ лежит в пределах 0,6—0,98.