§ 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.