Принцип работы магнитных усилителей

Магнитный усилитель (МУ) – электромагнитное устройство, которое статически (без движущихся частей) усиливает электрические сигналы по мощности или напряжению.

Существенным недостатком МУ является их большая инерционность, которая может достигнуть нескольких долей секунды. Но для систем автоматики в большинстве случаев требуется усиление постоянных токов сравнительно низкой частоты.

МУ обладают следующими преимуществами:

- высокой надежностью;

- долговечностью;

- нечувствительностью к перегрузкам;

- не требует обслуживания и регулирования;

-большой коэффициент усиления (до 1000 000);

- удобство алгебраического суммирования нескольких входных сигналов.

Принцип действия МУ основан на возможности изменения индуктивного сопротивления катушки с сердечником из ферромагнитного материала при дополнительном ее подмагничивании постоянным током, создаваемым входным сигналом.

Простейший МУ представлен на рис. 7. МУ представляет собой управляемый дроссель с подмагничиванием.

На сердечнике из ферромагнитного материала расположены две обмотки: W₁ - входная (управляющая) – на нее подается управляющее напряжение постоянного тока, величина которого определяет рабочую точку на кривой намагничивания сердечника; W₂ – выходная обмотка (рабочая), включена в сеть питания переменного тока ~ U_оп, а последовательно ей включено R_н.

Подмагничивание сердечника осуществляется медленно изменяющимся током входного сигнала I₁, протекающим через W₁. Ток нагрузки I₂ = U_оп / Z, где Z – полное сопротивление цепи нагрузки

,

где L – индуктивность рабочей обмотки W₂ (зависит от величины магнитной проницаемости μ = В/Н).

Основную часть сопротивления цепи нагрузки составляет x_L =ωL рабочей обмотки усилителя. Индуктивность обмотки W₂ пропорциональна магнитной проницаемости μ сердечника и равна

.

Следовательно, если каким-либо образом изменить μ сердечника, то это приведет к изменению x_L рабочей обмотки и тока I₂ в цепи рабочей обмотки.

Обычно сердечник МУ выполняется из сплава пермалоя, у которого насыщение наступает при ничножно малых значениях напряженности Н. С увеличением подмагничивающего тока I₁ в управляющей обмотке сердечник МУ подмагничивается, его μ уменьшается. Это приводит к уменьшению L обмотки W₂ и ток I₂, проходящий через сопротивление нагрузки, растет. При этом мощность, выделяемая на сопротивление нагрузки, значительно превосходит мощность цепи управления, то есть имеет место усиление сигнала. Передача мощности в нагрузку происходит от источника переменного тока под воздействием управляющего сигнала I₁ постоянного тока.

Существенным недостатком рассмотренного МУ является то, что переменный магнитный поток Ф выходной обмотки наводит в управляющей обмотке переменную ЭДС.

Для устранения указанного недостатка МУ выполняется на трехстержневом Ш-образном сердечнике (рис. 8).

На крайних стержнях размещаются две равные половины выходной обмотки. Выходные обмотки W₂ включаются таким образом, чтобы их магнитные потоки проходили через средний стержень в противофазе и взаимно компенсировались. Вследствие этого Ф_рез в среднем стержне равен нулю.

Принцип работы данного МУ не отличается от ранее рассмотренного.

В Ы В О Д

Магнитные усилители широко применяются в следящих системах РЛС ввиду того, что они являются долговечными, надежными в работе, не требующими обслуживания и регулировки, обладающими большим коэффициентом усиления.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

Задание на самоподготовку:

1. Справочник по основам радиолокационной техники. Стр. 447-450.

2. Санковский Е.А. и др. Основы автоматического управления (элементы автоматических устройств). Минск, 1969. Стр. 10-13, 324-331.

3. Основы построения РЛС РТВ. Воениздат, ч. П, стр. 29-36, 173-176.

4. Знать принцип построения системы управления диаграммой направленности антенны и принцип действия ЭМУ.

Окончание занятия;

Руководитель занятия: