Дифференциальный магнитный усилитель с обмотками смещения

Чтобы сделать магнитный усилитель чувствитель­ным к полярности тока управления, вводят обмотку смещения w_см, с помощью которой создают постоян­ное начальное подмагничивание магнитопровода (рис. 10.24). К МДС управления добавляется постоян­ная величина — МДС смещения, при этом характе­ристика магнитного усилителя сдвигается влево. Рабочая характеристика усилителя с обмоткой смещения дана на рис. 10.25. Смещение можно менять с помощью резистора R_cм..

Если смещения нет, то при любой полярности тока управления магнитопровод намагничивается. При на­личии тока в обмотке смещения магнитопровод изна­чально уже подмагничен, а ток управления в зави­симости от полярности либо увеличивает, либо умень­шает намагниченность магнитопровода. Таким обра­зом, при положительной полярности тока управления ток в рабочей обмотке увеличивается, а при отрица­тельной полярности уменьшается (в пределах линей­ного участка характеристики).

Обмотка смещения используется также для началь­ного симметрирования сложных схем, включающих два (или более) магнитных усилителя. В этом случае регулировочный резистор R_CM выводится на щит управ­ления автоматической системой.

Для устранения отмеченных ранее недостатков магнитные усилители собирают по различным двух­тактным схемам. Наиболее простой из усилителей — дифференциальный магнитный усилитель с обмотками смещения (рис. 10.26). Этот усилитель собран из двух трансформаторных усилителей, но можно использовать и два дроссельных магнитных усилителя.

Рас­смотрим его работу.

В цепи нагрузки действуют две ЭДС, индуцируе­мые в обмотках W₂- Эти ЭДС направлены навстречу друг другу. Если управляющий сигнал отсутствует (U_y = 0), то магнитное состояние магнитопроводов W₂, полностью компенсируют друг друга. Результи­рующая ЭДС Е = Е₁ — E₂=0, ток в нагрузке отсут­ствует.

Если к управляющим обмоткам пoдведено поло­жительное напряжение, то левый магнитопровод раз­магничивается, а правый переходит в более насыщен­ное состояние, ЭДС Е₁ увеличивается, а ЭДС E_2. уменьшается, результирующая ЭДС Е совпадает по фазе с Е₁.

Если к управляющим обмоткам подвести отрицательное напряжение, то левый магнитопровод подмагничивается еще больше, правый раз­магничивается; ЭДС Е₂> Е₁и результирующая ЭДС Е совпадает по фазе с E₂. Ток в нагрузке Z„ про­порционален результирующей ЭДС E. Зависимость тока I_н в нагрузке от тока управления I_у изображена на рис. 10.27.

Дифференциальный магнитный усилитель с обратной связью

Схема (рис. 10. 28) состоит из двух одинаковых магнитных усилителей, каждый из которых снабжен обмоткой обратной связи, питаемой выпрямленным рабочим током. Управляющие обмотки намотаны так, что в одном усилителе обратная связь положительна, в другом — отрицательна. Регулировочные резисторы R_р обеспечивают начальную регулировку коэффи­циентов обратной связи. Схема собрана так, что в резисторе нагрузки Z_H рабочие токи левого и правого однотактных усилителей направлены встречно.

На рис. 10.29 изображены нагрузочные характери­стики левого I₁(I_у) и правого I₂(I_у) усилителей. Ток в нагрузке I_н рассматривается как алгебраическая сумма направленных встречно токов I₁ и I₂. (Нагру­зочные характеристики усилителей с обратной связью были рассмотрены в § 10.8.)

При положительной полярности тока управления с увеличением I_у ток I₁ резко возрастает (положи­тельная обратная связь), ток I₂ почти не изменяется (отрицательная обратная связь). Результирующий ток I_н = I₁+I₂ возрастает, совпадая по фазе с током I₁.

При отрицательной поляр­ности тока управленияI_у характерp обратной связи меняется (положительная обратная

связь становится отрицатель­ной, и, наоборот, отрицательная—положительной). При этом ток I_н близок по значению к току I₂ и совпадает с ним по фазе.

Так как токи I₁ и I₂ сдви­нуты по фазе на 180° относи­тельно друг друга, то результи­рующий ток в нагрузке I_н меня­ет фазу на 180° при изменении полярности тока управления.

Из рис. 10.29 видно, что ха­рактеристика результирующего тока в нагрузкеI_н(Iу) проходит через начало координат и линейна в широком диапазоне изменений I_у.

Коэффициент усиления по току рассмотренной диф­ференциальной схемы примерно равен коэффициенту усиления однотактных усилителей, составляющих схе­му, и достигает значений 10⁴— 10⁵ ввиду наличия поло­жительной обратной связи.