МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Цель исследования: Описание характеристик конструкции магнитного усилителя

Магнитный усилитель позволяет управлять переменным током, который следует за ним, путем передачи небольшого длительного управляющего токам после управляющей обмотки. Принцип работы магнитного усилителя был разработан с учетом забавных свойств ферромагнитных материалов. Эти материалы отличаются насыщенностью. Это означает, что проникновение магнитного поля в немагнитный зал может составлять около тысячи или нескольких десятков тысяч (для железного трансформатора). При такой высокой магнитной проницаемости индуктивность катушки, прикрученной к сердечнику, высока. Модуль для работы при нестабильном токе также важен. Нестабильная линия электропередачи фактически заблокирована. Магнитный усилитель закрыт. Но все меняется, когда возбуждение ядра становится абсолютно нелимитированным (вплоть до тошноты). Тогда в случае его магнитная светопроницаемость усиливается в единицы. Индуктивность и, следовательно, противодействие устройства сокращаются в тысячи или десятки тыщ раз. Обнаруживается магнитный усилитель.

Рисунок 1. Вольт амперная характеристика

На рисунке 1 показан описанный процесс. Изображение иллюстрирует представленный процесс. Магнитная индукция, описывающая силу магнитного поля, прекращается после вращения вдоль вертикальной оси. Сначала он быстро накапливает небольшое количество электрического тока. После этого программа завершится. Теперь индукция значительно увеличивается после изменения силы тока. Когда магнитный усилитель закрыт, ток находится в середине точек 1-2. Ток, протекающий через открытый магнитный усилитель, находится в середине значений 3-4.

Рисунок 2. Тест питания магнитного усилителя

На рисунке 2 мы тестируем схему питания с помощью магнитного усилителя в нескольких режимах. A1 - Усилитель открыт. A2 - Усилитель закрыт. A3 - это промежуточное состояние. Мы можем видеть, что магнитный усилитель в открытой или скрытой гостиной на самом деле не искажает сигнал. Но в обычном доме изгибы очень важны. Кроме того, потери возбуждения промежуточного ядра очень значительны. В такой системе магнитный усилитель используется только в том случае, если перегрузка формы сигнала нечувствительна или возникает дополнительная утечка. Я хотел бы отметить, что искажения, создаваемые магнитным усилителем, совершенно безвредны. В выходном сигнале больше нет гармоник.

Устройство, схема

Типичный магнитный усилитель состоит из двух абсолютно идентичных дросселей с двумя обмотками, соединенных вместе, как показано на рисунке.

Рисунок 3. Схема магнитного усилителя

схема обычного магнитного усилителя состоит из двух идеально одинаковых катушек индуктивности с двумя обмотками, которые соединены так, как если бы они были включены в схему. L2 Включите L3. Контакты 1-2 обеспечивают переменный ток, которым мы хотим управлять. Их зажигают поочередно с грузом. Управляющие катушки соединены в комплекты, так как напряжение находится на одной, недостаток мощности приравнивается к другому. Чрезвычайно важно, чтобы контроллеры были идентичны во всех отношениях. Напряжение L1, индуцируемое обмоткой L2, должно точно соответствовать напряжению, индуцируемому обмоткой L3 на обмотке L4.

Затем мы переходим к выводам. После этого на 3-4 вилки больше не будет подаваться напряжение, необходимое для правильного функционирования устройства. Один из возможных вариантов - намотать оба дросселя на один и тот же W-образный сердечник.

Рисунок 4. Действующая модель

На Рисунке 4 обмотка L1 намагничивает оба дросселя. Обмотка L4 не требуется. Ниже мы рассчитаем количество витков для обмоток управления. Количество витков обмотки L1 во втором варианте выполнения равно количеству витков обмотки L1 в первом варианте выполнения. Кажется, что второй вариант экономит медь, так как нет необходимости наматывать вторую управляющую обмотку. Но на самом деле. Длина катушки L1 во втором варианте намного больше, чем в первом. Экономия на меди есть, но не очень большая.

Формулы

При расчете магнитного усилителя необходимо выполнить две задачи.

1 количество витков в силовой обмотке должно быть одинаковым, чтобы сердечник не был насыщен при отсутствии управляющего током, даже если на силовую катушку подается идеальное напряжение питания. То есть индукция, возникающая при подаче напряжения на силовую обмотку, не должна превышать 80% индукции насыщения.

2 количество витков в управляющей катушке должно быть таким, чтобы управляющий ток (который мы устанавливаем при запуске расчета)

Я перевел сердечник в состояние насыщения таким образом, чтобы индукция, создаваемая управляющей обмоткой, соответственно, была на 20% сильнее, чем индукция насыщения. 20% выбирается исходя из желания, чтобы магнитный усилитель работал в линейных диапазонах его мощности. Это значительно снижает потери при перемагничивании.

Диаметр линии в обмотках выбирается исходя из максимально возможного по ним тока. Допускается выбирать сечение провода исходя из частоты тока от 3 до 5 А на квадратный миллиметр. Если магнитный усилитель работает на высоких частотах, то лучше всего заменить толстый провод нужного сечения на оплетку из тонких проводов такого же общего сечения, чтобы исключить скин-эффект.

Применение магнитных усилителей

часто можно встретить мнение, что использование магнитных усилителей ушло в прошлое. Их место заняли силовые полупроводниковые элементы. Фактически, магнитные усилители использовались реже в определенных областях, уступая место тиристорам, силовым транзисторам на полевых транзисторах и IGBT.

Но видели ли вы когда-нибудь полупроводниковый ключ, который мог бы управлять нагрузкой мощностью 100 или более кВт? И магнитный усилитель решит эту проблему. Это не является источником импульсных помех, что может быть важно при определенных условиях.

Магнитные усилители также используются в стабилизаторах напряжения и измерительных приборах.

Измерение постоянного тока.

Использование магнитного усилителя позволяет определить постоянный ток, протекающий по проводнику без перебоев. Измерительные приборы постоянного тока основаны на этом принципе. Вот описание плоскогубцев переменного тока. Я приведу пример схемы Рисунок 5.

Рисунок 5. Токовые клещи переменного тока

Вашему вниманию предлагается подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем - это искусство разработки устройств. Элементная база. Стандартные схемы. Образцы готовых устройств. Подробное описание. Онлайн-расчет. Вероятность того, что авторы зададут вопрос. В схеме используются дополнительные обмотки L5, L6, через которые пропускается измеряемый ток. Если необходимо определить большие токи, это может быть один виток, то есть только один провод, пропущенный через окно дроссельной заслонки один раз. Если жилы расположены таким образом, что их можно разомкнуть, чтобы вставить в них такой провод, а затем замкнуть, то получатся клеммы питания. Если измеряется небольшой ток, то нужно намотать последовательность витков.

Принцип работы заключается в следующем. С помощью регулируемого источника стабильного тока устанавливается нулевая точка, то есть через управляющие обмотки устанавливается ток, так что, когда измеряемый ток отсутствует, магнитный усилитель замкнут и фактически не проводит ток. Но уже небольшой размеренный поток открыл его. Когда появляется измеренный ток, магнитный усилитель открывается. Через него начинает протекать непостоянный ток, который немедленно выпрямляется и вычитается из нулевого тока. По мере того как магнитная индукция от измеренного тока и магнитная индукция тока через L1 - L4 суммируются, магнитный усилитель замыкается. Таким образом, в стационарной системе сила тока на миллиамперметре равна измеренной силе тока, умноженной на количество витков L5 и разделенной на количество витков L1.

Для уменьшения габаритов и повышения точности измерений в таких измерительных приборах используется достаточно высокочастотный непостоянный ток (3 - 10 кГц).

Рисунок 6. Стабилизатор переменного напряжения

На рисунке 6 источник постоянного тока сосредоточен на элементах C1, R1, M2, C2, VD1. Фактически, для C2 добавляется фиксированное напряжение. Напряжение на клеммах управления магнитного усилителя низкое, поскольку оно имеет низкое сопротивление постоянному току. На резистор R1 подается фиксированное напряжение, и через него протекает концентрированный ток. Мы принимаем этот ток таким образом, чтобы магнитный усилитель был абсолютно разомкнут с ним, то есть мы принимаем силу управляющего током, которую мы установили при расчете магнитного усилителя. С1 - 2 мкФ, 500 В. Мост М2 25 В, 200 мА. C2 составляет 10 000 МФ при напряжении 15 В. VD1 представляет собой стабилитрон с напряжением 10 В и мощностью 2 Вт.

Амплитуда фиксирующего усилия зависит от количества оборотов L5 и L6. Как только амплитуда напряжения на L6 становится больше 11 В (10 В - это напряжение на стабилитроне VD2, 1 В - это падение напряжения на двух мостовых диодах), ток через стабилитрон VD2 значительно увеличивается. Этот ток вычитается из тока, протекающего через R1. Магнитный усилитель закрыт таким образом, что напряжение на обмотке L6 становится чуть меньше 11 В.

Значение амплитуды сетевого напряжения составляет 310 В, которое действует при напряжении 220 В

С3 составляет 1 мкФ. М2 представляет собой мост с напряжением 25 В, 200 мА. VD2 представляет собой стабилитрон с напряжением 10 В и мощностью 2 Вт.

Поскольку часть сетевого напряжения приходится на магнитный усилитель, необходимо использовать автотрансформатор для получения 220-вольтового выхода.

Катушка L5 и конденсатор C4 образуют колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц. Искаженная форма выходного сигнала должна быть исправлена в соответствии с магнитным усилителем. Вы можете рассчитать L5 и C4 на странице расчета фильтра гармонического резонанса. Этот расчет нас интересует

просто параллельный контур. Игнорируйте результаты для получения стабильных результатов.

Ответвление состоит из 2/3 витков.

Возможные значения: L5 - 247 оборотов от 150 оборотов. C4 - 50 мкФ. L6 - 9 оборотов.

Приведенная выше схема стабилизирует нестабильное напряжение непрерывно, без скачков напряжения и импульсных помех. Он подходит для работы с осветительными приборами без их мигания, а также с оборудованием, чувствительным к помехам переключения. Недостатками являются большие габариты, относительно низкий КПД (70% - 80%), шум (жужжание) во время работы.

Расчет основных параметров магнитной цепи:

Рисунок 7. Формулы для расчёта основных параметров магнитной цепи

Рисунок 8. Пример для расчёта основных параметров магнитной цепи

В заключении хочу отметить что мы исследовали конструкцию и характеристики магнитного усилителя.