Магнитные усилители

Магнитным усилителем называют электромагнитный аппарат, служащий для плавного регулирования переменного тока, поступающего к нагрузке, путем изменения индуктивного сопротивления. Принцип действия магнитного усилителя основан на изменении индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником при подмагничивании ее постоянным током. С помощью такого аппарата можно регулировать большие токи посредством сравнительно слабых электрических сигналов. Магнитные усилители широко применяют на тепловозах для автоматического регулирования возбуждения главного генератора и на ЭПС для регулирования напряжения источника служебного тока при зарядке аккумуляторных батарей, в стабилизаторах напряжения и для других целей.

Магнитные усилители с насыщающимися реакторами. В таком магнитном усилителе используют два насыщающихся реактора L₁ и L₂ (рисунок 28, а).

Рисунок 28- Схемы магнитных усилителей с насыщающимися реакторами с выходом на переменном (а) и постоянном (б) токе

Каждый из них выполнен в виде катушкис ферромагнитным сердечником 3 и подмагни-чиваюшей обмоткой 2, по которой проходит постоянный ток (ток управления ).

Рабочие обмотки реакторов L₁ и L₂ включают согласованно, чтобы переменные ЭДС, индуцированные в них, складывались, а обмотки управления 2 включают встречно, чтобы ЭДС, индуцированные в них, были направлены навстречу друг другу и взаимно уничтожались.

Входом магнитного усилителя, на который подается управляющий сигнал, являются зажимы а и b обмоток управления обоих реакторов. Выходом усилителя служат точки с и d, к которым подключают нагрузку R. Если нагрузка питается переменным током, то она включается последовательно с рабочими обмотками реакторов L₁ и L₂. Такой магнитный усилитель называют усилителем с выходом на переменном токе. Если нагрузка R рассчитана на питание постоянным током, то ее включают через выпрямитель В (рисунок 28,б). Магнитный усилитель в этом случае называют усилителем с выходом на постоянном токе.

Источником питания магнитного усилителя служит сеть переменного тока или трансформатор, подключенный к питающей сети (когда напряжение питания отличается от напряжения сети).

Магнитный усилитель обладает способностью усиливать электрические сигналы.

Магнитный усилитель работает следующим образом. Когда на вход усилителя не подается управляющий сигнал (напряжение на входе усилителя Uy и ток управления Iу равны нулю), сердечники реакторов не насыщены и рабочие обмотки имеют большое индуктивное сопротивление. Поэтому ток в цепи нагрузки будет мал. Его называют начальным, или током холостого хода усилителя. Напряжение на нагрузке U (выходное напряжение) будет также мало, так как большая часть напряжения питания теряется в виде падения напряжения, в рабочих обмотках. Следовательно, будет мала и мощность, поступающая к нагрузке от источника питания.

При подаче в обмотки управления 2 тока управления Iу сердечники реакторов подмагничиваются и индуктивное сопротивление X_L рабочих обмоток уменьшается. При этом растут ток в цепи нагрузки и поступающая к ней мощность.

Магнитный усилитель, выполненный по схемам рисунок 28, имеет симметричную характеристику управления, т. е. одинаково реагирует на то или иное направление тока управления. В ряде случаев требуется, чтобы ток нагрузки изменялся различным образом в зависимости от полярности сигнала управления. Для этой цели в усилителе создают некоторое начальное подмагничивание при помощи специальной обмотки, обтекаемой постоянным током. Она называется обмоткой смещения и располагается на сердечнике так же, как и обмотка управления (при наличии нескольких обмоток управления одну из них обычно используют в качестве обмотки смещения).

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое реактор?

2. Как применяются индуктивные шунты?

3. Зачем нужны токоограничивающие реакторы?

4. Что такое дроссели напряжения и как их используют?

5. Что называется трансформатором, и каков принцип работы трансформатора?

6. Как устроен трансформатор?

7. Что такое коэффициент трансформации трансформатора?

8. Как классифицируются трансформаторы?