Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Простейший магнитный усилитель (рис. 5.12) имеет два дросселя с подмагничиванием. Магнитопровод усилителя может быть выполнен в виде двух кольцевых или одного трехстержне-вого сердечника. В первом случае обмотка постоянного тока охватывает оба сердечника, а в последнем — она помещается на среднем сердечнике. Обмотки переменного тока соединяются между собой так, чтобы в каждый момент времени постоянный магнитный поток в одном дросселе совпадал по направлению с переменным, а в другом — был направлен противоположно. При этом в обмотке постоянного тока не будет индуктироваться переменная э. д. с. от действия обмоток переменного тока.
Основная характеристика магнитного усилителя представляет собой зависимость тока нагрузки /„ от тока управления /у.
При отсутствии подмагничивания сопротивление обмоток магнитного усилителя переменному току максимально, так как магнитная проницаемость материала сердечника велика. При
1 Дроссель насыщения в простейшем виде представляет собой стальной сердечник с обмотками переменного и постоянного тока.
204
подмагничивании в каждую половину периода попеременно насыщается один из крайних стержней и соответствующие участки ярма магнитопровода. Сопротивление обмоток магнитного усилителя переменному току уменьшается, и ток в цепи нагрузки увеличивается.
Если подмагничивание настолько велико, что магнитопровод остается насыщенным и тогда, когда постоянный и переменный потоки направлены навстречу, дальнейшее увеличение переменного тока прекращается. При изменении направления тока в обмотке подмагничивания направление тока нагрузки не изменя-
Подмагничивание усилителя
ется, поэтому характеристика простейшего магнитного усилителя симметрична относительно оси ординат.
Отношение приращения тока нагрузки к вызвавшему его приращению тока в обмотке подмагничивания называется коэффициентом усиления магнитного усилителя по току. Этот коэффициент определяется наклоном характеристики усилителя. Простейшие схемы магнитных усилителей имеют сравнительно небольшой коэффициент усиления, поэтому для его увеличения применяется положительная обратная связь по току нагрузки. Схема подобного магнитного усилителя показана на рис. 5.13. Магнитные потоки, создаваемые обмотками переменного тока при протекании тока нагрузки, одинаковы по направлению и имеют постоянную составляющую, подмагничивающую сердечник. Вентили В обеспечивают двухполупериодное выпрямление тока нагрузки. Изменение коэффициента усиления магнитного усилителя с внутренней обратной связью достигается изменением числа витков обмоток переменного тока.
В тех случаях, когда при изменении знака тока подмагничивания магнитного усилителя необходимо изменять направление тока нагрузки, применяют двухтактные магнитные усилители,
205
состоящие из двух одинаковых магнитных усилителей с начальным подмагничиванием, включенных но дифференциальной или по мостовой схеме.
Для выпрямления переменного тока и получения нерегулируемого или регулируемого напряжения постоянного тока применяются полупроводниковые приборы: диоды и тиристоры. Принцип действия полупроводниковых приборов основан на явлении односторонней проводимости границы раздела двух полупроводников с различными типами электропроводимости — электронной («-проводимость) и дырочной (р-проводимость).
Рис. 5.13. Схема (а) и характеристики (б) магнитного усилителя с внутренней положительной обратной связью по току нагрузки
При непосредственном контактировании таких двух полупроводников образуется р—п переход, сопротивление которого зависит от полярности приложенного напряжения. Это свойство р — п перехода обусловливает его вентильное действие, т. е. одностороннюю проводимость тока.
У неуправляемых вентилей (диодов) при малых значениях прямых токов (от р к /г-слою) вентиль имеет достаточно высокое сопротивление. При увеличении прямого напряжения сопротивление вентиля резко уменьшается, а сила тока возрастает до значений, определяемых сопротивлением нагрузки. При изменении полярности приложенного напряжения через вентиль течет обратный ток, сила которого не превышает 1O-3—10~6 номинального прямого тока. При некотором обратном напряжении, называемом пробивным, сила обратного тока резко возрастает и наступает необратимый пробой вентиля. Если диоды включены последовательно, то, чтобы выравнять обратные напряжения на них, параллельно каждому диоду включают резистор: сила тока, протекающего через него, в 3—4 раза больше силы обратного тока диода.
Тиристоры (рис. 5.14) представляют собой четырехслойную кремниевую структуру р—п—р—п с выводами от двух край-
6
I
206
них областей (анод и катод) и от одной внутренней, базовой области (управляющий электрод). Когда на анод подан положительный потенциал относительно катода, при возрастании напряжения ток через управляемый диод будет очень небольшим. Это соответствует отключенному состоянию тиристора (участок /). При достижении напряжения переключения резко уменьшается внутреннее сопротивление тиристора (участок отрицательного сопротивления 2) и он переходит во включенное состояние (участок <3). Падение напряжения на тиристоре оказывается очень небольшим (единицы вольт и ниже) и сила тока
