Усилительные свойства дросселей насыщения

Дроссель на­сыщения обладает усилительными свойствами. Регулируемая мощность переменного тока ответствует реактивной мощности дросселя со стороны перемен­ного тока, которая определяется реактивным сопротивлением этих обмоток. У всех дросселей реактивное сопротивление обмоток в несколько десятков раз больше их активного сопротивления. По этой причине мощность тепловых потерь в обмотках переменно­го тока дросселя насыщения в десятки раз меньше его реактив­ной мощности. В обмотке управления (подмагничивания) проис­ходят только потери энергии на тепло и поэтому можно счи­тать, что мощность подмагничивания примерно равна мощности тепловых потерь в рабочей обмотке (в обмотке переменного тока), т. е. она в десятки раз меньше реактивной мощности дросселя. Ввиду этого при затрате мощности подмагничивания в несколько десятков или сотен Ватт удается регулировать мощность приемника переменного тока в несколько десятков киловатт.

Благодаря указанным свойствам дроссель насыщения исполь­зуется чаще всего для автоматизации процесса регулирования электрического режима приемника, так как для этого требуются небольшие по размерам маломощные автоматические регуляторы.

Дроссель насыщения может быть использован либо в качестве устройства, регулирующего режим работы приемников электри­ческой энергии, либо в качестве усилительного устройства. В пер­вом случае за ним сохраняется название дросселя насыщения, во втором случае его принято называть магнитным усилителем.

Магнитные усилители по принципу работы не отличаются от дросселей насыщения. Это деление является чисто условным. Все зависит от того, для чего предназначен дроссель в данной схеме. Обычно принято считать, что дроссели насыщения приме­няются главным образом как регулирующие устройства.

Магнитные усилители применяются для усиления слабых сиг­налов или как чувствительные реле, и мощность на их входе и вы­ходе сравнительно мала. Основное назначение магнитных усилителей - усиливать слабые сигналы постоянного тока и превра­щать их в более мощные сигналы переменного или постоянного тока.

Магнитные усилители можно сравнить с ламповыми усилите­лями, где вместо электронной лампы применяется дроссель с подмагничиванием. В ламповом усили­теле усиливаемый сигнал подается на управляющую сетку. Поло­жение рабочей точки на анодно-сеточной характеристике лампы определяется величиной напряжения смещения, приложенного между сеткой и катодом. В ламповом усилителе используется автоматическое смещение, усиленный сигнал снимается с анодной нагрузки.

В магнитном усилителе роль сетки лампы выполняет обмотка управления (обмотка подмагничивания). Усиливаемый сигнал поступает в эту обмотку. Положение рабочей точки на кривой намагничивания сердечника определяется ампервитками обмот­ки смещения (обмотки размагничивания). Ампервитки этой обмотки направлены встречно ампервиткам обмотки управления. Усиленный сигнал снимается с нагрузки, включенной в цепь рабочей обмотки. Как и в ламповом усилителе, в маг­нитном усилителе легко осуществляется обратная связь.

Магнитные усилители имеют ряд преимуществ перед лампо­выми. Основные из них следующие: возможность магнитного усилителя управлять сколько угодно низким напряжением, вы­сокий по сравнению с ламповыми усилителями КПД, большая механическая прочность и очень большой срок службы.

Недостатками магнитных усилителей являются их инерци­онность и зависимость усиления от частоты.

Вольтамперные характеристики дросселей насыщения. На практике для расчетов широко используются семейства вольтамперных характеристик дросселя насыщения. Каждая из

характеристик выражает зависимость величины напряжения на рабочей обмотке от тока, проходящего через эту обмотку при неизменном значении тока управления, т. е.

U~ = f(I~) при I = const.

На рис. 6 представлены вольтамперные характеристики дросселя насыщения. По внешнему виду они напоминают анод­ные характеристики триода. Левая кривая снята при отсутствии тока в цепи подмагничивания. Каждая из последующих кривых соответствует большему значению тока уп­равления, чем предыдущая. Из характеристик видно, что чем больше величина тока управления, тем больше соответствующая характеристика отличает­ся от кривой, снятой при отсутствии его.

Рисунок 37 - Вольтамперные характеристики дросселя насыщения

Благодаря тому, что при заданных значениях числа витков рабочей об­мотки и площади сечения сердечника напряжение на рабочей обмотке дроссе­ля насыщения пропорци­онально величине перемен­ной магнитной индукции, а величина перемен­ного тока пропорциональна намагничивающим переменным ампер-виткам, вольтамперные характеристики дросселя насыщения в другом масштабе являются кривыми одновременного намагничи­вания стали переменным и постоянным током.