5……………….Основные схемы и соотношения двухполупериодных магнитных усилителей с самоподмагничиванием (мус). Методика расчета.

Магнитные усилители делятся на две группы: дроссельные и МУС.

В дроссельном МУ по рабочей обмотке протекает переменный ток. В цепь рабочей обмотки МУС включены диоды, в следствии чего в них протекает выпрямленный ток.

Однополупериодный МУС

В качестве усилителей однополупериодные МУС не применяются по следующим причинам:

1) Схема может питать нагрузку только выпрямленным током;

2) Прохождение тока лишь в течении половины периода уменьшает выходную мощность;

3) Для ограничения наведенных в области управления токов необходимо включение добавочного индуктивного сопротивления, что увеличивает инерционность усилителя.

Наиболее широко применяется двухполупериодная однотактовая или двухтактовая схемы. В этом случае выходная мощность на нагрузке увеличиваются в 4 раза, а расход материала только в 2 раза.

Двухполупроводниковые МУС используют для построения датчиков измерительных трансформаторов постоянного тока, стабилизаторов напряжения и мощности.

Основные соотношения в МУС.

,

- полное активное сопротивление цепи (сопротивление нагрузки, рабочей обмотки и сопротивление диода в прямом направлении),

- КПД рабочей цепи усилителя

,

,

.

В согласованном режиме ( ) в сопротивлении нагрузки выделяется максимальная мощность, но ɳ=0,5, т.е. половина мощности идет на нагревание рабочей обмотки, а вторая потребителю. При мощностях свыше 10Вт, это может привести к перегреву обмоток.

Для ограничения нагрева чаще всего используют режим, когда сопротивление нагрузки ( ), при этом мощность в нагрузке падает незначительно, а потери в рабочей обмотке снижаются до допустимых значения.

Согласно закону электро-магнитной индукции, при изменении магнитного поля в любой обмотке с числом витков W, последней возникает ЭДС:

E=4,44WfBmS; Uср=4WfBmS; .

При синусоидальном магнитном потоке его можно записать в комплексной форме:

Ф(jω)=Фm ,

Еm=-jωWФm , при t=0: Еm=-jωWФm и Еm=ωWФm ,

Еm=Е , U=E=> U=4,44WfBmS,

,

Eср=Uср=4fWBmS.

Расчет МУ сводится к расчету дросселя, т.е. к выбору материала и размеров сердечника, определению обмоточных данных, обеспечивающих заданные технические показатели.

Используются два варианта расчета дросселя на заданную мощность:

1) Расчет по допустимому падению напряжения на активном сопротивлении рабочей обмотки (по заданному кпд), при этом дроссель может быть недоиспользован по недогреву;

2) Расчет по допустимой температуре нагрева, при этом величина ɳ может быть больше заданной (не менее 0,5).

Таким образом расчет МУ производится следующим образом:

1) Выбор типа размеров сердечника, обеспечивающих заданную мощность, при этом может быть просчитан ряд вариантов и выбран оптимальный, для окончательно выбранного сердечника определяют плотность тока и ɳ.

2) Определяем величину напряжения питания и параметры рабочей обмотки.

3) Рассчитываем число витков обмотки управления.

4) Производим уточненный расчет: проверяем влезают ли обмотки в пазы сердечника, с учетом защитного каркаса, изоляции между обмотками и диаметра свободного отверстия; уточняем величины обмоток, ɳ, температуру перегрева.

Мощность на выходе усилителя:

Pн=UнIн; Uн=ɳ = ;

- коэффициент, характеризующий степень насыщения реальных сердечников, при снятии с усилителя номинальной мощности;

- коэффициент запаса стали;

;

- коэффициент формы тока, характеризующий отношение формы переменного тока от синусоидального;

;

qп.р.- площадь сечения проводника рабочей обмотки;

- плотность тока.

Так как площадь сечения обмотки управления мала по сравнению с площадью сечения рабочей обмотки, то можно принять Sп.р.=Sм.

Характеристики магнитопроводов и параметры обмотки проводов берутся из справочников.