Основные теоретические положения

Принцип действия магнитного усилителя основан на явлении изменения магнитной проницаемости ферромагнитного материала сердечника для переменного магнитного потока от подмагничивающего действия постоянного тока.

Простейшая схема магнитного усилителя приведена на рис. 6.1.

Рис. 6.1

По обмотке управления протекает постоянный ток подмагничивания, регулируемый реостатом . Ток нагрузки, протекающий в рабочей обмотке , определяется выражением

,

где и – сопротивления нагрузки и рабочей обмотки соответственно.

С увеличением тока подмагничивания увеличивается напряженность магнитного поля и снижается магнитная проницаемость сердечника , от которой прямо пропорционально зависит индуктивность рабочей обмотки, а значит, и величина .

Таким образом, затрачивая небольшую мощность в обмотке , можно управлять большими мощностями в рабочей обмотке .

На рис. 6.2 приведена практическая схема магнитного усилителя. Схема состоит из двух магнитопроводов, на которых помещены по две полуобмотки, рабочая и управления, с равным количеством витков: , . Полуобмотки соединены попарно последовательно, однако, если в цепи полуобмоток и потокосцепления складываются, то в цепи полуобмоток и они вычитаются. При этом ЭДС первой гармоники, индуктированные в управляющих полуобмотках, взаимно компенсируются.

Одной из основных характеристик магнитного усилителя является коэффициент усиления по мощности

, , ,

где и – мощности, расходуемые в рабочей цепи и цепи управления соответственно для выбранного режима работы; – мощность рабочей цепи при отсутствии подмагничивания.

Рис. 6.2

Задание для самостоятельной подготовки

1. Определите причины, по которым схема усилителя на рис. 6.1 не применяется на практике.

2. Выясните, почему магнитный усилитель целесообразно использовать как усилитель мощности. Нарисуйте схему трехфазного магнитного усилителя.

3. Приведите семейство характеристик усилителя мощности.

Порядок выполнения работы

Данная работа выполняется на лабораторной установке, схема которой приведена на рис. 6.3.

1. Для выбранной величины нагрузки , сопротивление которой необходимо измерить с помощью омметра, снимите характеристику при неизменном токе , регулируя напряжение трансформатора . Повторите опыт для четырех других значений тока .

Рис. 6.3

Результаты измерений занесите в таблицу 6.1.

Ом Таблица 6.1

, А	, В	, В	, В	, А	, В

2. По данным табл. 6.1 вычислите напряжение и постройте семейство характеристик для выбранных значений .

3. Графически по кривым для одного значения напряжения постройте зависимость .

4. Для выбранного значения снимите экспериментальную зависимость , постройте ее в одних координатных осях с расчетной кривой.

5. Для выбранного значения рассчитайте и постройте зависимости и .

Результаты исследований пп. 4 и 5 занесите в табл. 6.2

Таблица 6.2

, А	, В	, А	, Вт	, Вт

Литература: [2, § 15.64; 3, § 26.11].

Лабораторная работа № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА

С НЕЛИНЕЙНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Цель работы: Исследование переходных процессов в колебательном контуре, содержащем нелинейное сопротивление с характеристикой типа .

Основные теоретические положения

Рассмотрим схему колебательного контура, приведенную на рис. 7.1, которая запитана от источника постоянного тока . Нелинейный элемент имеет -образную ВАХ, показанную на рис. 7.2.

Для упрощения аппроксимируем данную нелинейную характеристи­ку тремя отрезками прямых линий , и . Произведем анализ цепи для каждого из участков ВАХ нелинейного элемента .

1. На участке , , следовательно, (допускаем протекание постоянного тока через конденсатор за счет наличия в нем утечек). На рис. 7.3 приведена схема замещения цепи для участка .

,

.

Рис. 7.1 Рис. 7.2

2. На участке нелинейный элемент характеризуется отри­цательным дифференциальным сопротивлением

.

Схема замещения для этого случая приведена на рис. 7.4. Нелинейный элемент заменяется источником ЭДС и сопротивлением .

Дифференциальное уравнение контура представляется в виде

.

Корни характеристического уравнения

.

В зависимости от соотношения между и вещественная часть корней может быть либо положительной (расходящийся переходный процесс), либо отрицательной (затухающий переходный процесс).

3. Схема замещения участка показана на рис. 7.5. Дифференциальное уравнение контура

имеет корни характеристического уравнения

.

Рис. 7.3 Рис. 7.4 Рис. 7.5

Переходные процессы, происходящие в нелинейном колебательном контуре на каждой из аппроксимирующих линий ВАХ, наглядно представляются на фазовой плоскости. По оси фазовых плоскостей, показанных на рис. 7.6 и 7.7, отложено напряжение на конденсаторе, а по оси – его производная .

Если для участков и ВАХ нелинейного элемента характерны лишь затухающие переходные процессы, отображенные на рис. 7.6, то для участка возможны и расходящиеся переходные процессы, показанные на рис. 7.7.

Рис. 7.6 Рис. 7.7

Режим незатухающих колебаний характеризуется замкнутой кривой, называемой предельным циклом (показан пунктиром на рис. 7.7).