§ 22.6. Инерционность идеального магнитного усилителя

Изменение напряжения на нагрузке магнитного усилителя отстает от изменения входного сигнала , т. е. усилитель обладает некоторой инерционностью. Инерционность магнитного усилителя определяется переходным процессом в цепи управления, вихревыми токами и потерями на гистерезис в сердечниках, переходным процессом в цепи переменного тока.

Вихревые токи и потери на гистерезис вызывают отставание постоянной составляющей индукции от напряженности поля подмагничивания. Однако применение для сердечников тонких листов из железоникелевых сплавов позволяет свести потери на гистерезис и вихревые токи практически к нулю. Поэтому в большинстве случаев замедлением процесса, вызванным вихревыми токами и гистерезисом, можно пренебречь.

У большинства магнитных усилителей время переходного процесса в цепи нагрузки во много раз меньше длительности процесса в цепи управления. Поэтому считают, что инерционность всего усилителя определяется только постоянной времени цепи управления.

При подаче напряжения на обмотку управления постоянная составляющая тока не сразу достигает установившегося значения.

Уравнение переходного процесса в цепи управления имеет вид

где — потокосцепление двух обмоток управления; — полное сопротивление цепи управления.

Так как обмотки управления включены встречно, то

На основании формулы (22.13) Тогда

(22.18)

. Согласно теории идеального магнитного усилителя, имеем

Из выражения для среднего рабочего тока получим

где

(22.19)

На основании (22.17)

Подставив значения и в выражение (22.19), имеем

Тогда уравнение для запишем в виде

(22.20)

Подставив в выражение (22.18) значение получим уравнение переходного

процесса в цепи управления:

где постоянная времени цепи управления, которая как видим, зависит не только от параметров самой цепи управления, но и от параметров рабочей цепи.

Если в выражении для заменить отношение витков через коэффициенты усилений, а отношение сопротивлений — через КПД, то после несложных преобразований постоянную времени цепи управления можно представить как

где — коэффициент полезного действия рабочей цепи магнитного усилителя.

Для оценки качества усилителя в переходном режиме вводится понятие о его добротности. Добротность равна отношению коэффициента усиления по мощности к постоянной времени, т. е.

(22.21)

Для усилителя с выходным переменным током

Следовательно, при добротность не зависит от параметров обмоток, нагрузки и мощности и определяется только частотой напряжения источника питания. Из выражения (22 21) видно, что при заданных и увеличение коэффициента усиления по мощности вызывает пропорциональное возрастание . Поэтому практически добротность усилителя повышают путем увеличения частоты напряжения питания.

Постоянную времени цепи управления можно значительно уменьшить за счет снижения Однако это не даст возможность беспредельно уменьшать запаздывание усилителя в целом, так как в этом случае необходимо учитывать запаздывание рабочей цепи переменного тока. Так как время переходного процесса в рабочей цепи составляет 0,5—1 периода питания, то длительность переходного процесса в усилителе в целом не может быть меньше этой величины. При время переходного процесса не может быть меньше 0,01 — 0,02 с. Следовательно, действенным средством уменьшении инерционности магнитного усилителя является повышение частоты напряжения питания.

Если в усилителе кроме обмоток управления и рабочих имеется еще ряд обмоток, то каждая из них создает свой замкнутый контур, который замедляет изменение управляющего потока. Результирующая постоянная времени приближенно равна сумме постоянных времени всех обмоток управления и смещения.