Глава 25
МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
§ 25.1. Многокаскадный магнитный усилитель
Д
ля
получения больших коэффициентов усиления
используется последовательное соединение
нескольких магнитных усилителей. В этом
случае выходной сигнал предыдущего
усилителя является входным сигналом
последующего. Такое соединение усилителей
называют каскадным, а каждый из усилителей
— каскадом. Электромагнитное устройство
в целом называют многокаскадным магнитным
усилителем. Общий коэффициент усиления
многокаскадного магнитного усилителя
равен произведению коэффициентов
усиления отдельных каскадов. Число
отдельных каскадов в магнитном усилителе
может достигать 5—6. При этом инерционность
многокаскадного усилителя определяется
постоянной времени, представляющей
собой сумму постоянных времени отдельных
каскадов. Поэтому многокаскадные
усилители находят применение и в тех
случаях, когда необходимо уменьшить
инерционность усилителя при заданном
коэффициенте усиления.
Рассмотрим
схему двухкаскадного реверсивного
усилителя с выходным переменным
током (рис. 25.1). Схема каждого из каскадов
(
и
)
ана-
логична рассмотренной в гл. 24 дифференциальной схеме реверсивного усилителя. Такой усилитель может использоваться для управления исполнительным двухфазным асинхронным электродвигателем.
На
выходе первого каскада (
)
включены
мостовые выпрямители
и
, предназначенные для питания обмоток
управления второго каскада (
).
Нагрузка
переменного
тока включена на выходе второго каскада.
Напряжение питания первого каскада
снимается
со специальных трансформаторных
обмоток
,
намотанных на сердечниках
таким
образом, что наводимые в них из рабочих
обмоток
ЭДС
складываются. Поэтому напряжение
не
зависит от изменяющихся
напряжений на отдельных обмотках
.
Это напряжение остается пропорциональным
напряжению питания сети
.
Следовательно, в данной схеме не нужен
отдельным трансформатор питания.
В основном инерционность многокаскадного усилителя определяется инерционностью первого каскада. Поэтому первый каскад обычно выполняют с небольшим коэффициентом усиления и малой постоянной времени. Л необходимый общий коэффициент усиления стремятся получать за счет последующих каскадов. В итоге инерционность, например, двухкаскадного усилителя будет меньше, чем инерционность однокаскадного усилителя одинаковой мощности с тем же коэффициентом усиления.
Пример
25.1. Определить постоянную времени
однокаскадного магнитного усилителя
с положительной обратной связью
при
;
;
Гц.
Определить
постоянную времени двухкаскадного
усилителя, работающего на той же частоте
и с таким же коэффициентом обратной
связи, но с коэффициентами
усиления первого каскада
и
второго каскада
,
обеспечивающими общий коэффициент
усиления
.
Сравнить эти постоянные времени, полагая
для простоты КПД
Постоянная времени однокаскадного усилителя
с.
Из (23.6) получим выражение для постоянной времени при положительной обратной связи
Постоянную времени двухкаскадного усилителя определяем как сумму постоянных времени каждого каскада:
Как видно из данного примера, инерционность двухкаскадного усилителя при том же усилении уменьшается в 30 раз. Для уменьшения инерционности используют питание первых каскадов повышенной частотой и лишь последний (выходной) каскад питают напряжением той частоты, на которую рассчитана нагрузка.