Элементы автоматических устройств МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Более сложные нереверсивные схемы – это схемы элементов с обратной связью ОС, в которых часть выходной энергии подается во входную цепь управляющего устройства, т.е. на входе в этом случае имеется два сигнала – основной входной и сигнал обратной связи. Благодаря ОС можно различным образом менять свойства элементов автоматики, что обуславливает широкое ее применение.

Рис. 4-8. Дроссельный магнитный усилитель с внешней обратной связью

Так в магнитных усилителях для получения более высокого коэффициента усиления по мощности (порядка 104 и более) используется положительная ОС.

Распространенный вариант схемы магнитного усилителя с ОС приведен на рис. 4-8. Выходной ток выпрямляется с помощью мостиковой схемы и подается на специальную обмотку обратной связи ωос, которую размещают там же, где и входную обмотку ωвх. Обмотка обратной связи наматывается таким образом, чтобы напряженности обмотки управления и рабочей обмотки складывались. Поэтому часть выходного сигнала Iвых подается на вход и действует совместно с током управления Iвх и осуществляет внешнюю обратную связь.

Направление тока в обмотке обратной связи определяется только схемой выпрямителя и при изменении знака входного тока остается неизменным. Поэтому обратная связь оказывается положительной только при одном направлении входного тока, когда потоки входной обмотки и обмотки обратной связи складываются. При другом направлении входного управляющего тока потоки вычитаются (обратная связь становится отрицательной) и коэффициент усиления не возрастает, а уменьшается. Следовательно, если напряженности обратной связи действуют с обмоткой управления – связь положительная, если действуют встречно – отрицательная.

Так как выходной ток после выпрямления поступает не во входную обмотку, а в обмотку обратной связи (см. рис. 4-8), имеющую другое число витков, то

, (4-10)

где - число витков обмотки обратной связи;

- число витков входной обмотки (обмотки управления);

- коэффициент выпрямления, зависящий от типа выпрямителя, формы тока и пр. (для схемы на рис. 4-8 в первом приближении можно полагать =0,9);

- ток в обмотке обратной связи (выпрямленный выходной ток =).

Исходя из приведенного выше выражения можно заметить, что коэффициент обратной связи регулируется путем изменения числа витков в обмотке обратной связи.

В случае внутренней обратной связи (усилители с самонасыщением), один из возможных вариантов которых представлен на рис. 4-9, обратная связь достигается путем включения выпрямителей (диодов) в рабочую обмотку таким образом, чтобы одна обмотка выпрямляла ток в один полупериод, вторая – в другой полупериод. В схеме отсутствует обмотка обратной связи и потери в меди несколько меньше, чем в случае внешней обратной связи.

Рис.4-9. Магнитный усилитель с внутренней обратной связью

Очень существенно, что усилители с внутренней обратной связью в принципе могут управляться переменным напряжением той же частоты, что и частота источника питания. Это объясняется тем, что напряжение прикладывается к каждому из дросселей только в один полупериод, соответствующий проводящему направлению его выпрямителя (рабочий полупериод). В следующий полупериод диод фактически отключает “свой” дроссель, и в течение этого полупериода в сердечнике устанавливается поток, определяемый интенсивностью входного сигнала (управляющий полупериод). Этот поток и определяет среднюю величину выходного тока в последующий полупериод. При этом значение выходного тока в каждый из рабочих полупериодов будет зависеть не только от величины входного сигнала в предшествующий управляющий полупериод, но и от сдвига фазы входного сигнала относительно питающего напряжения.

Можно сделать вывод о том, что введение положительной обратной связи позволяет управлять значением тока рабочей обмотки малыми значениями тока управления и, кроме того, позволяет уменьшить инерционность магнитных усилителей.