Принцип действия магнитного усилителя

Принцип действия магнитного усилителя состоит в следующем.

Если увеличивать ток в обмотке управления, то созданный ею постоянный ( по на-

правлению ) магнитный поток станет постепенно вытеснять переменный магнитный поток рабочей обмотки из сердечника усилителя в воздух.

При этом индуктивное сопротивление рабочей обмотки уменьшается, значит, ток в ней и в последовательно включенной с ней нагрузке ( на рис. 275 – обмотке возбуждения 6 или 5 ) увеличивается.

Иначе говоря, чем больше подмагничивание сердечника, тем больше ток в рабочей

обмотке, а значит, и в нагрузке.

Напомним, что в данной схеме в качестве нагрузки МУ1 служит обмотка возбужде

ния 6 LG2 ( для МУ2 – обмотка возбуждения 5 LG2 ).

Исходное состояние схемы

В рулевых электроприводах под исходным состоянием схемы понимают такое, при

отором штурвал находится в нулевом положении, а перо руля – в диаметральной плоско-

сти ( ДП ).

В этом исходном состоянии роторы обоих сельсинов ВС1 и ВС2 находятся в поло-

жении, при котором выходные ЭДС сельсинов е₁ и е₂ равны нулю.

На входы мостиков UZ1 и UZ2 со вторичных полуобмоток трансформатора ТV по

даются одинаковые по величине напряжения U₁ и U_2.

Поэтому выпрямленные мостиками напряжения одинаковы, и через четыре обмот-

ки управления L1…L4 протекают одинаковые токи.

Поскольку у каждого усилителя одна обмотка управления намагничивает сердеч-

ник, а вторая размагничивает его, результирующий магнитный поток этой пары обмоток равен нулю.

Значит, через обмотки возбуждения 5 и 6 протекают одинаковые токи холостого хода. Эти токи в обмотках 5 и 6 протекают в противоположных направлениях, поэтому их результирующий магнитный поток , т.е. магнитный поток возбуждения возбудителя гене

ратора G2 равен нулю.

Напряжение на последнем равно нулю, т.е. нет тока в обмотке возбуждения

LG1.1 генератора G1. Напряжение генератора G1 равно нулю, поэтому двигатель М2 не работает.

Работа схемы

При повороте штурвала на определенный угол, например, вправо, связанный меха

нически со штурвалом ротор ВС1 поворачивается, и на его выходной обмотке появляется ЭДС е₁. Величина этой ЭДС пропорциональна углу поворота штурвала, а фаза зависит от направления поворота штурвала ( при повороте штурвала влево фаза этой ЭДС изменится на 180º ).

В результате в нижнем контуре, состоящем из нижней полуобмотки трансформа-

тора ( с напряжением U2 ) , выходных обмоток сельсинов ВС1, ВС2 ( ЭДС е₂ = 0, т.к. перо руля пока в диаметрали ) и входа мостика UZ1, напряжение U₂ и ЭДС е₁ совпадают по фазе.

Это видно из того, что при обходе нижнего контура по часовой стрелке с направле-

нием обхода совпадают мгновенные направления напряжения U₂ и ЭДС е₁ ( обозначен-

ные стрелками ).

Поэтому на входе мостика UZ1 результирующее напряжение U₃ станет равным

( U₂ + е₁ ): U₃ = U₂ + е₁. Это приведет к увеличению тока в обмотках управления L1 и L2.

В то же время в верхнем контуре, состоящем из верхней полуобмотки трансформа-

тора ( с напряжением U₁ ), входа мостика UZ2, выходных обмоток сельсинов ВС2 ( ЭДС е₂ = 0, т.к. перо руля пока в диаметрали ), ВС1 с ЭДС е₁ , напряжение U₁ и ЭДС е₁ находят-

ся в противофазе.

Это видно из того, что при обходе нижнего контура по часовой стрелке, мгновен-

венное направление ЭДС е₁ противоположно направлению обхода.

Поэтому на входе мостика UZ2 результирующее напряжение U₄ станет равным

( U₁ - е₁ ): U₄ = U₁ - е₁. Это приведет к уменьшению тока в обмотках управления L3 и L4.

Таким образом, у магнитного усилителя МУ1 увеличился ток в намагничивающей

обмотке L1 и уменьшился ток в размагничивающей обмотке L3 ( последнее можно рас-

сматривать как подмагничивание ).

Поэтому ( см. принцип действия магнитного усилителя ), индуктивное сопротивле-

ние рабочих обмоток РО1 и РО2 уменьшится, а ток через них и обмотку возбуждения 5 , по закону Ома, увеличится.

В то же время у магнитного усилителя МУ2 увеличился ток в размагничивающей

бмотке L2 и уменьшился ток в подмагничивающей обмотке L4 ( что можно рассматривать как размагничивание ).

В результате индуктивное сопротивление рабочих обмоток МУ2 увеличится, а ток через них и обмотку возбуждения 6, по закону Ома, уменьшится.

Поскольку токи в обмотках 5 и 6 неодинаковы, так же неодинаковы их магнитные

потоки – магнитный поток обмотки 5 больше магнитного потока обмотки 6. В результате появится разностный магнитный поток ΔФ = Ф₆ – Ф₅, имеющий направление большего потока, т.е. Ф₆ .

Поток ΔФ возбудит возбудитель G2, на зажимах которого появится напряжение

( пропорциональное углу поворота штурвала ). Через независимую обмотку возбуждения LG1.1 генератора G1 потечет ток.

Генератор G1 также возбудится, включится двигатель М2, начнется перекладка пе-

ра руля.

При этом станет поворачиваться ротор сельсина-трансформатора руля ВС2, на вы-

ходе которого появится ЭДС е₂ , которая находится в противофазе с ЭДС е₁ .

По мере поворота пера руля эта ЭДС будет увеличиваться.

В результате напряжение U₃ = U₂ + e₁ – e₂↑ cтанет уменьшаться, а напряжение U₄ =

= U₁ – e₁ + e₂↑ - увеличиваться.

Это приведет к тому, что ток в обмотке 5 LG2 станет уменьшаться, а в обмотке 6

LG2 увеличиваться.

Поэтому разностный магнитный поток ΔФ = Ф₅ ↓– Ф₆↑ станет уменьшаться, так

же будет уменьшаться напряжение возбудителя G2, генератора G1 и скорость перекладки пера руля.

Когда перо руля повернется на угол, равный углу поворота штурвала, возраставшая

при повороте пера руля ЭДС е₂ сравняется с ЭДС е₁ и компенсирует ее.

В результате напряжения на входах мостиков выравняются, U₃ = U₂ и U₄ == U₁ .

А так как U₂ = U₁, значит U₃ = U₄.

Схема вернется к исходному состоянию, при котором токи обмоток 5 и 6 LG2 оди-

наковы, магнитный поток ΔФ = Ф₆ – Ф₅ =0, напряжение возбудителя G2 и генератора G1 равны нулю, двигатель М2 остановится.