Робочою точкою магнітного підсилювача при номінальній частоті є точка а (див. Рис. 4.2), де Iуо є струм в керуючій обмотці електродвигуна.

Рис. 4.2. Характеристика магнітного підсилювача.

П ри зменшенні частоти (див. рис. 4.1) м.р.с. AW₂ стане збільшуватись, а AW₁ змешуватися, що приведе до зменшення результуючих м.р.с. підмагнічування AW_рез:

AW_рез=(AW+AW_дзз)+(AW₁-AW₂).

За рахунок зменшення підмагнічування магнітного підсилювача, збільшується магнітна проникність магнітопровода (див. рис. 4.3), а отже, індуктивність та індуктивний опір робочої обмотки.

Відомо, що індуктивність катушки L має наступний математичний зв’язок з магнітною проникністю :

L=WS/l

де W-кількість витків катушки; S-площа поперечного перетину магніто проводу; l-довжина середньї лінії магніто проводу.

При збільшені індуктивного опору робочої обмотки підсилювача X_L=L, відповідно зменшуеться струм у ланцюгу робочої обмотки магнітного підсилювача, а отже, і в ланцюгу управляючої обмотки двигуна УО (див. рис. 4.3).

Рис. 4.3. Залежність індактивності катушки магнітної проникності.

У результаті буде зменшуватися магнітний потік двигуна та швидкість обертання останнього зросте і прийме початкове значення.

Відомо, що . При збільшені частоти схема буде працювати в бік збільшення струму в керуючій обмотці двигуна.

Під час роботи магнітного підсилювача МП₁ по обмоткам змінного струму W₁ та W₂ струми протікають почергово. Тому по обмоткам W₁ та W₂ будуть протікати пульсуючі струми I_1, I₂ зміщені по фазі відносно один одного на 180.

Магнітні потоки, створені цими токами, сумуються у середньому стержні магнітопровода підсилювача. При цьому магнітні потоки від перших гармонік струмів I_1, I₂ компенсують один одного. Від постійних складових цих струмів. В середньому стержні наводиться сумарний постійний магнітний потік, який і здійснює додаткове підмагнічування магнітопроводу. Таким чином отримується магнітний підсилювач з внутрішнім додатнім зворотнім зв’язком, що дозволяє при тих же розмірах отримати значно більший коефіцієнт підсилення.

Але стійкість системи при великому коефіцієнті підсилення погіршується.

Для збільшення стійкості у магнітному підсилювачі застосована демпферна обмотка W_взз, яка є елементом від’ємного зворотньго зв’язку.

Зміна режиму роботи перетворювача приводить до зміни струму, споживаємого двигуном. В результаті струм у демпферній обмотці буде зростати або зменшуватися, у випадку, якщо вона підключена безпосередньо паралельно послідовній обмотці двигуна ПОД. При цьому завжди AW_взз, противодіє зміні різності ампер-витків управляючих обмоток (AW₁-AW₂). Це приводить до зменшення перерегулювання та часу затухання перехідного процесу.

Збільшення стійкості системи сприяє також послідовна обмотка збудження двигуна, граюча роль від’ємного зворотнього зв’язку. Наприклад, при збільшенні частоти регулятор збільшує струм в керуючій обмотці двигуна, але в цей же час струм у послідовній обмотці двигуна ПОД зменшується. Тому буде задержуватися швидкість зростання сумарного потоку збудження двигуна =_у+_п.

Автоматичне регулювання наруги перетворювача здійснюється шляхом зміни магнітного опору статора генератора за рахунок його насичення керованим зовнішнім магнітним полем. Це поле створюється тороїдальною обмоткою підмагнічування ОП, розміщеною в пазах і по зовнішній поверхні осердя статора. Якщо генератор працює на холостому ході, то магнітний опір осердя має бути максимальним. Тоді основний магнітний потік, створюваний постійними магнітами, буде мінімальним.

При номінальному режимі роботи перетворювача м.р.с. обмотки ОП має бути мінімальною, щоб магнітний опір осерддя статора мав найменше значення для магнітного потоку постійних магнітів ротора генератора.

Обмотка підмагнічування ОП підключена до виходу магнітного підсилювача МП₂. Цей підсилювач має чотирьохстаторну конструкцію. На трьох стержнях розміщені робочі обмотки, кожна з яких підключена на одну з фаз генератора. На четвертому стержні розміщені всі обмотки управління:

• управляюча обмотка W_у (УО);

• обмотка зміщення W_зм (нейтралізації), підключена до виходу електромагнітного стабілізатора ЕМС-5;

• обмотка від’ємного зворотнього зв’язку W_взз (демпфування);

• обмотка додатнього зворотнього зв’язку W_дзз.

Рис. 4.4. Характеристика магнітного підсилювача.

При цьому результуючі ампер-витки підмагнічування підсилювача будуть складатися за рахунок взаємодії м.р.с. обмоток управління:

AW_рез=AW_у+AW_дзз-AW_зм-AW_взз.

Очевидно робоча точка “A” на характеристиці магнітного підсилювача буде переміщуватися в залежності від зміни м.р.с. керування AW_к (рис. 4.4). Якщо з якоїсь причини відбудеться збільшення напруги генератора, то м.р.с. обмотки керування AW_к також збільшується, що приведе до зміщення робочої точки “A” на характеристиці вправо.

Рис. 4.5. Електромагнітний стабілізатор напруги з несеметричною магнітною системою.

Збільшення струму в обмотці підмагнічування генератора “ОП” викличе ріст магнітного опору осерддя статора. В результаті магнітний потік постійних магнітів ослабне, е.р.с. у фазних обмотках приймуть менші значення. У випадках зменшення напруги, робоча точка на характеристиці МП переміститься вліво і процес регулювання буде йти у зворотньму порядку.

Електромагнітний стабілізатор напруги оснований на застосуванні дроселя насичування з несимметричною магнітною системою (рис. 4.5).

Обмотки W₁ та W₂ включені зустрічно. Обмотка W₁ розміщена на осердді малої площі поперечного перетину. Обмотка W₂ розміщена на товстому осердді. При збільшені напруги на вході до початку насичування стержня меншої площі поперечного перетину, напруга U₁ інтенсивно збільшується пропорційно вхідній.

Рис. 4.6. Крива перемагнічування заліза.

Рис. 4.7. Характеристика зміни вихідної напруги від вхідної.

Опісля ця пропорційність порушується у ході насичування сердечника і вже при збільшені вхідної напруги U_1, змінюється незначно. Це можливо прослідити по кривій перемагнічування заліза, де для простоти не відкинутий гістерезис заліза (рис. 4.6).

Напруга U₂ весь час змінюється пропорційно вхідній напрузі, але коефіцієнт пропорційності при цьому підібраний невеликим із-за малої кількості витків W_2. У результаті на ділянці 1-2 (рис. 4.7) різниця напруг U=U₁-U₂ приблизно постійна.