1.2. Дроссели

Дросселем называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования в качестве регулируемого и нерегулируемого индуктивного сопротивления.

В зависимости от назначения дроссели можно подразделить на дроссели переменного тока (катушки индуктивности или электрические реакторы), регулирующие дроссели (магнитные усилители) и сглаживающие дроссели.

Дроссели переменного тока применяются в качестве токоограничивающих сопротивлений, например, при включении двигателей, а также в импульсных ИВЭП.

1.2.1. Сглаживающие дроссели

Дроссели насыщения используются в стабилизаторах. Они работают в нелинейном режиме.

С

Рис.1.2.1. Вебер-амперная характеристика дросселя

глаживающие дроссели предназначены для ослабления пульсации выпрямленного напряжения. Такой дроссель имеет обычно немагнитный зазор. Дело в том, что в обмотке дросселя протекают как переменные, так и постоянные токи: , где  первая гармоника переменной составляющей.

Высшие гармоники можно не учитывать, так как растет с ростом частоты., то есть существует постоянное подмагничивание, которое вызывает насыщение сердечника и, как следствие этого, уменьшение и L дросселя.

Если уменьшается Ф, то уменьшается L. При введении в магнитопровод немагнитного зазора шириной b, имеющего линейную характеристику намагничивания, суммарная кривая намагничивания приближается к линейной, и насыщение наступает при большем токе , чем у дросселя без зазора.

1.2.2. Магнитные усилители

Рис.1.2.2. Зависимость индуктивности дросселя от толщины немагнитного зазора

Магнитные усилители (МУ) или дроссели с подмагничиванием применяются для автоматического регулирования напряжения. МУ представляют собой индуктивную катушку со стальным сердечником, подмагничиваемым постоянным током. Изменение тока подмагничивающей обмотки (тока управления) позволяет менять степень насыщения магнитопровода и тем самым регулировать индуктивное сопротивление рабочей катушки МУ.

Рис.1.2.3. Электрическая схема магнитного усилителя

Обычно в МУ используется трехстержневой сердечник.

На среднем стержне располагается обмотка управления (ОУ). Катушки переменного тока соединяются так, чтобы их потоки в среднем стержне были направлены встречно, тогда в ОУ переменная ЭДС не возникает. Устройство называется усилителем, так как расходуя небольшую мощность в активном сопротивлении обмоток управления, можно управлять значительно большей мощностью в цепи нагрузки (подобно тому, как в транзисторном усилителе, изменяя меньший ток базы, можно управлять большим током коллектора). Основное уравнение МУ токов для средних за полупериод значений токов:

.Зависимость токаот тока управленияв установившемся режиме работы называется характеристикой управления.

О

Рис.1.2.4. Идеализированная характеристика управления

бычно ее строят в зависимости от приведенного к рабочей цепи тока управления

. (1.4.1.)

Изменение направления не вызывает изменения магнитного состояния сердечника и характеристика симметрична относительно. Наклон характеристики на линейном участке определяет коэффициент усиления по току:

, (1.4.2)

коэффициент усиления по мощности:

. (1.4.3)

Характеристика управления реального МУ отличается, так как при по нагрузке протекает.

С

Рис.1.2.5. Реальная характеристика управления

ростомповышается степень насыщения магнитопроводаПри сильном насыщении рост тока прекращается, поэтому рабочий участок ограничивается пределами.

Рис.1.2.6. Схема магнитного усилителя с положительной

Для увеличения используют положительную обратную связь, то есть значительная часть энергии, необходимая для создания подмагничивающего потока, подводится из нагрузочной цепи усилителя.

Рис. 1.2.7. Принципиальная схема магнитного усилителя

В этой схеме включается через выпрямитель и дополнительную обмотку ОС. Магнитные потоки в ОУ и ОС совпадают. Так как большая часть суммарного магнитного потока создается обмоткой ОС, то мощность, затрачиваемая в ОУ, может быть значительно меньше, чем в МУ без ОС.

Для МУ с внешней обратной связью основное уравнение: . Через обмотку ОС обычно протекает. Тогда коэффициент МУ с обратной связью:

Рис.1.2.8. Характеристика управления МУ с внешней обратной связью.

, (1.2.4)

где  коэффициент обратной связи.

Достоинством МУ является то, что он изготавливается из неизнашивающихся надежных деталей, имеет высокий КПД, обеспечивает хорошее усиление и очень стабильную характеристику вход – выход, может быть выполнен практически на любую мощность, с любым числом входных обмоток.