43
Магнитным усилителем (МУ) называется устройство, использующее дроссель
насыщения в сочетании с другими элементами для усиления или
преобразования различных электрических сигналов.
Магнитные усилители принадлежат к числу наиболее эффективных средств
автоматизации промышленных установок. Наиболее распространённым является
применение магнитных усилителей в качестве усилителей мощности в системах
автоматического управления, для выполнения функций бесконтактных магнитных
реле в устройствах автоматики и логических элементов для управления
производственными механизмами.
Принцип действия магнитных усилителей основан на использовании
нелинейности кривой намагничивания ферромагнитных материалов, магнитная
проницаемость которых при ненасыщенных сердечниках велика, а при
насыщении сердечников уменьшается во много раз. Поэтому если катушку с
сердечником из ферромагнитного материала поместить между источником
напряжения и нагрузкой, можно, насыщая или размагничивая сердечники,
соответственно увеличивать или уменьшать величину тока нагрузки.
Достоинствами магнитных усилителей является большой срок службы,
надёжность в эксплуатации, большая ударная и вибрационная стойкость,
простота суммирования большого числа сигналов.
Широкий диапазон мощностей и высокая стабильность нагрузочных
характеристик в сочетании с большим коэффициентом усиления и
чувствительностью позволяют использовать МУ как в маломощных устройствах,
так и в устройствах средней и большой мощности в качестве измерительных,
стабилизирующих или регулирующих элементов.
Основными элементами магнитного усилителя являются два замкнутых
ферромагнитных сердечника с несколькими обмотками (рис.1). Сердечники МУ
работают в условиях одновременного намагничивания переменным и
постоянным магнитными полями. Для создания этих полей на каждом из
сердечников расположены обмотка переменного тока, называемая рабочей
обмоткой W
р
, и обмотки постоянного тока, которые по назначению делятся на
обмотки управления W
у
, смещения W
см
, обратной связи W
ос
. Они могут
охватывать оба сердечника или наматываться на каждый сердечник отдельно.
Рабочие обмотки обоих сердечников имеют одинаковое число витков. Образуя
последовательную цепь с нагрузкой Z
н
, они подключаются к источнику
переменного тока.
40
Для того, чтобы избежать протекания переменного тока в обмотках
постоянного тока, рабочие обмотки должны быть соединены так, чтобы
наводимые в обмотках постоянного тока переменные ЭДС первой гармоники
взаимно компенсировались.
При отсутствии тока в обмотке управления сердечники перемагничиваются
под действием переменного тока рабочих обмоток по динамическим петлям
гистерезиса, которые отличаются от статических, получаемых при медленном
перемагничивании (рис.2а). При наличии постоянного и переменного магнитных