22. Магнитный усилитель

Магнитный усилитель — это статический аппарат, предназначенный для управления величиной переменного тока посредством слабого постоянного тока. Работа магнитного усилителя основана на нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода. На крайних стержнях магнитного усилителя находится рабочая обмотка, которая состоит из двух катушек, соединённых последовательно. На среднем стержне размещается обмотка управления из большого количества витков W=. Если ток в неё не подаётся, а к рабочей обмотке, соединённой последовательно с нагрузкой, подведено переменное напряжение U~, то из за малого количества витков W~ магнитопровод не насыщается, и почти всё напряжение падает на реактивном сопротивлении рабочих обмоток Z~. На нагрузке в этом случае выделяется малая мощность.

Если теперь пропустить по обмотке управления ток Iу, то даже при небольшом его значении (из-за большого W=), возникает насыщение магнитопровода. В результате реактивное сопротивление рабочей обмотки резко уменьшается, а величина тока в цепи — увеличивается. Таким образом, посредством малых сигналов в обмотке управления можно управлять значительной величиной мощности в рабочей цепи магнитного усилителя.

Такое устройство называется управляемым дросселем, который становится усилителем (см. рисунок), если последовательно с его обмотками W1 включить Rн, а вместо постоянного тока в обмотку W2 подать усиливаемый сигнал =U постоянного или медленно (по сравнению со скоростью изменения питающего напряжения) изменяющегося тока.

Мощность постоянного тока в цепи обмотки управления намного меньше мощности переменного тока рабочих обмоток, включенных в цепь потребителя. Поэтому, затрачивая малую мощность в обмотке управления (слабый электрический сигнал), можно регулировать величину переменного тока в цепи потребителя большой мощности (преобразованный сигнал большой мощности).

В отрасли сварки магнитные усилители применяются для регулирования величины тока и напряжения в некоторых специальных источниках питания, а также для регулирования скорости вращения двигателя подачи электродной проволоки.

Широкое использование (МУ) в схемах автоматики связано с их высокими эксплуатационными характеристиками

- не имеют вращающихся и трущихся частей, не подвергаются износу

- большой срок службы, высокая надежность , простота эксплуатации

- исполняются на широкий диапазон мощьностей

- могут складывать на входе несколько управляющих сигналов (без электрической связи)

- надежно работают в условиях ударов и вибраций, длительное время выдерживают большие перенагрузки по току

- в процессе эксплуатации и температурных колебаний характеристики МУ практически не изменяются

Главный недостаток – инерционность, которая объясняется главным образом отставанием во времени изменения тока i2 в управляющей обмотке от изменения напряжения, подаваемого на вход Магнитный усилитель Поэтому их применяют преимущественно для усиления сигналов постоянного или медленно изменяющегося тока. Инерционность Магнитный усилитель можно снизить (повысить быстродействие) введением гибкой обратной связи, увеличением числа каскадов усиления, а также включением дифференцирующего контура на входе Магнитный усилитель, шунтированнем нагрузки ёмкостью и др. Для расширения частотного диапазона усиливаемых колебаний в сторону более высоких частот целесообразно применять Магнитный усилитель совместно с ламповыми, полупроводниковыми, электромашинными и другими типами усилителей.