Магнитный усилитель

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Магнитный усилитель тепловоза.
Упрощённая схема включения магнитного усилителя.

Магнитный усилитель — это электромагнитное устройство, работа которого основана на использовании нелинейных магнитных свойств ферромагнитных материалов[1] и предназначенное для усиления или преобразования электрических сигналов[2]. Применяется в системах автоматического регулирования, управления и контроля[3].

Разновидности[править | править исходный текст]

  • дроссельный магнитный усилитель;
  • магнитный усилитель с самонасыщением (МУС).

Принцип действия[править | править исходный текст]

Дроссельный магнитный усилитель[править | править исходный текст]

Работа магнитного усилителя основана на нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода.

На крайних стержнях магнитного усилителя находится рабочая обмотка, которая состоит из двух катушек, соединённых последовательно и встречно. Встречное включение рабочих обмоток необходимо для того, чтобы суммарная ЭДС в обмотке управления, наводимая от рабочей обмотки была равна нулю. 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.

В простейшем случае магнитный усилитель — это управляемая постоянным током катушка индуктивности, которая включается в цепь переменного тока последовательно с сопротивлением нагрузки. При большой индуктивности ток в последовательной цепи где включена нагрузка маленький, будучи ограничен реактивным сопротивлением катушки, при малой индуктивности катушки её реактивное сопротивление мало и ток в последовательной цепи и в нагрузке большой.

Магнитный усилитель с самонасыщением[править | править исходный текст]

Включение в цепь выходной обмотки полупроводниковых вентилей — диодов приводит к насыщению сердечника, поскольку по обмоткам будет протекать ток одного направления, а в моменты спадания намагничивающего тока в сердечнике будет присутствовать остаточная намагниченность. Управляющая обмотка создаёт поле, которое размагничивает сердечник.

Характеристики[править | править исходный текст]

Характеристика Магнитный усилитель
Управляемый ток переменный
Управляющий ток постоянный или медленно изменяющийся
Чувствительность 10−19 Вт
Выходная мощность до 500 МВА
Коэффициент усиления одного каскада до 106
Рабочая температура от 0 К до 500 °С
Рабочее напряжение не ограничено

Применение[править | править исходный текст]

Основное назначение — управление силовым электроприводом (распространены в строительной технике), также применялись в бытовых стабилизаторах переменного тока, бесконтактных реле, для модуляции сигналов, для удвоения частоты, в регуляторах яркости осветительных приборов киноконцертных залов, в двоичной ЭВМ ЛЭМ-1 Л. И. Гутенмахера и в троичных ЭВМ «Сетунь» и «Сетунь-70» Н. П. Брусенцова, управлении мощными электродвигателями, например в прокатных станах, в цепях управления тепловоза[4][5][6]. Магнитные усилители во многом во многих областях электротехники и электроники были вытеснены активными полупроводниковыми приборами, но и сейчас они применяются в ряде областей.

По-прежнему магнитные усилители используются в системах усиления постоянных токов от тензодатчиковов. Гибридные устройства, включающие миниатюрный магнитный усилитель и полупроводниковый усилитель, обладают малым дрейфом нуля и высокой точностью.

Магнитный усилитель позволяет бесконтактно измерять постоянные токи в линиях электропередач. В последнее время для этого всё чаще применяют более компактные датчики Холла.

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Розенблат, 1963, с. 7
  2. Ройзен, 1961, с. 3
  3. Розенблат, 1963, с. 22
  4. Международная конференция SORUCOM.2006, Сборник материалов, Брусенцов Николай Петрович, МГУ, ВМиК, ramil@cs.msu.su, Троичные ЭВМ «Сетунь» и «Сетунь 70»
  5. Академия тринитаризма Дмитрий Румянцев, Долой биты! (Интервью с конструктором троичной ЭВМ)
  6. ГОСТ 17561-84 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. УСИЛИТЕЛИ МАГНИТНЫЕ. Термины и определения

Литература[править | править исходный текст]

  • Ройзен С. С., Медникова И. И. Применение магнитных усилителей в автоматизированном электроприводе постоянного тока. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1961. — 120 с.
  • Розенблат М. А. Магнитные усилители и модуляторы. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 112 с.
  • Аттура Г. М. Магнитные усилители. Пер. с англ.. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 288 с.
  • Соболевский А. Г. Магнитный усилитель — что это такое?. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 48 с.

Ссылки[править | править исходный текст]