Magneettinen vahvistin ( amplistaatti - englannin kielestä vahvistin - vahvistin ja staattinen - staattinen, ilman liikkuvia osia, muuntaja - englanninkielisestä muuntimesta ) on sähkömagneettinen laite, jonka toiminta perustuu ferromagneettisten materiaalien epälineaaristen magneettisten ominaisuuksien käyttöön [1] ja se on suunniteltu vahvistamaan tai muuntamaan sähköisiä signaaleja [2] . Sitä käytetään automaattisissa säätö-, hallinta- ja ohjausjärjestelmissä [3] .
Magneettivahvistimen toiminta perustuu magneettipiirin magnetointiominaisuuden epälineaarisuuteen .
Magneettivahvistimen äärimmäisissä sauvoissa on työkäämi , joka koostuu kahdesta sarjaan ja vastakkaisesta kelasta.
Työkäämien laskurin päällekytkeminen on tarpeen, jotta ohjauskäämin kokonais-EMF, joka indusoituu työkäämityksestä, on nolla. Suuren kierrosluvun W= ohjauskäämi on sijoitettu keskitankoon. Jos siihen ei syötetä virtaa ja kuorman kanssa sarjaan kytkettyyn työkäämiin syötetään vaihtojännite U~, niin pienestä kierrosmäärästä W~ johtuen magneettipiiri ei ole kyllästynyt ja lähes kaikki jännite putoaa työkäämien Z~ reaktanssiin. Tässä tapauksessa kuormalle osoitetaan pieni teho . Jos nyt ohjaamme virran Iу ohjauskäämin läpi, niin jopa sen pienellä arvolla (suuresta W \u003d johtuen) magneettipiirin kyllästyminen tapahtuu. Tämän seurauksena työkäämin reaktanssi pienenee jyrkästi ja virran määrä piirissä kasvaa. Näin ollen ohjauskäämin pienten signaalien avulla on mahdollista ohjata merkittävää määrää tehoa magneettivahvistimen työpiirissä.
Mutta tällaisella MU: n suunnittelulla on useita haittoja: alhainen vahvistus ja epälineaarisuus, koska alhaisilla ohjausvirroilla käyttövirta on myös pieni (tämä johtuu epälineaarisuudesta MU-kuormitusominaisuuden alussa ja siksi , sen pieni kaltevuus), kuormituspiirissä nollaohjausvirralla on nollasta poikkeava virta (tyhjävirta), lisäksi käyttövirta ei riipu ohjausvirran napaisuudesta. Vahvistuksen lisäämiseksi ja käyttövirran riippuvuuden lisäämiseksi ohjausvirran napaisuudesta käytetään MU:ssa lisäkäämiä, ns. "esijännitekäämi" käyttämällä vakiojännitettä erillisestä lähteestä, voit valita MU:n toimintapisteen (ohjausvirran piste, joka on yhtä suuri kuin nolla), jolla voidaan saavuttaa lineaarinen riippuvuus ohjaus- ja käyttövirrasta. merkittävä lisäys vahvistuksessa sekä käyttövirran riippuvuus ohjausvirran polariteetista, kun taas ohjauskäämin ja bias-käämin jännitteiden napaisuuden suhteesta riippuen kuormitusominaisuus siirtyy: kun käämit kytketään päälle konsonantti, ominaiskäyrä siirtyy vasemmalle (katso kuva.
Yksinkertaisimmassa tapauksessa magneettivahvistin on DC-ohjattu induktori (kuristin), joka on kytketty vaihtovirtapiiriin sarjaan kuormitusvastuksen kanssa.
Kuristusmagneettinen vahvistin ilman esijännitekäämiä
MU:n kuormitusominaisuus ilman esijännitekäämitystä
Kuristusmagneettinen vahvistin bias-käämityksellä
MU:n kuormitusominaisuus esijännitteellä
Puolijohdeventtiilien - diodien sisällyttäminen lähtökäämin piiriin johtaa sydämen kyllästymiseen, koska yhden suunnan virta kulkee käämien läpi, ja hetkillä, jolloin magnetointivirta putoaa, on jäännösmagnetointia ydin. Ohjauskäämi luo kentän, joka demagnetisoi sydämen.
MU:n vahvistuksen lisäämiseksi niihin tuodaan palaute (FB), kun taas palautetta voi olla kahta tyyppiä:
Ulkoisella käyttöjärjestelmällä otetaan käyttöön lisäkäämi, joka on myös käämitty magneettipiirin keskisydämeen, samoin kuin ohjaus- ja esijännitekäämit. Tässä tapauksessa käyttöjärjestelmän käämit sisällytetään työkäämipiiriin siten, että ohjausvirran ja siten käyttövirran kasvaessa myös käyttöjärjestelmän käämityksen virta kasvaa, magnetoimalla sydäntä ja lisäämällä edelleen käyttövirta. Tässä tapauksessa virta työkäämin piirissä on muuttuva, kun taas käyttöjärjestelmän käämin piirissä sen on oltava vakio, joten jälkimmäinen on kytketty sarjaan piirin kanssa työkäämin kanssa diodisillan kautta.
Käytettäessä MU:ta sisäisellä takaisinkytkimellä työkäämit kytketään päälle monisuuntaisten tasasuuntausdiodien kautta ja kuorma kytketään päälle verkkoliittimen ja käämin yhteispisteen, ts. yhdessä puolijaksossa kuorma saa virtaa yhdestä käämityksestä, ja toisessa puolijaksossa toisesta käämistä vakiomerkkivirta kulkee jokaisessa työkäämissä (tässä tapauksessa käämit on kytketty niin, että niiden magnetoituminen vuo oli suunnattu yhteen suuntaan), magnetoi lisäksi sydäntä ja lisäsi siten edelleen virtaa työkäämeissä.
Molemmissa tapauksissa takaisinkytkentä MU-ohjauskäämin napaisuuden yhteen suuntaan on positiivinen: ohjausvirran kasvaessa sydän magnetoituu, käyttövirta kasvaa, magnetoimalla sydäntä vielä enemmän takaisinkytkennän avulla, mikä lisää lähtövirta vielä enemmän; kun ohjauskäämin jännite on päinvastainen, käyttöjärjestelmä muuttuu negatiiviseksi. Että. kuormitusominaisuus muuttuu epäsymmetrisemmäksi, käänteisen haaran vahvistus tulee hyvin pieneksi, suoralla se kasvaa suuresti saavuttaen 1000 ja joissakin tapauksissa jopa 3000 - 5000.
Differentiaalisia magneettivahvistimia käytetään virran suunnan ohjaamiseksi kuormassa, jossa on suuri vahvistus ja erittäin lineaarinen kuormituskäyrä pienellä tyhjäkäynnillä. Differentiaali MU on yhdistelmä kahdesta MU:sta (jossa on OS, bias käämit) kytkettynä siten, että toisaalta niiden työkäämit kytketään päälle ja niihin on kytketty kuorma, toisaalta kuorma on kytketty syöttömuuntajan keskipiste (kaksi muuta napaa syöttökäämipiirin). Molempien MU:iden ohjauskäämit kytketään päälle sarjaan vastakkaisiin suuntiin ja ohjausjännitteen ollessa päällä toinen magneettivahvistin toimii POS:n kanssa, toinen OOS:n kanssa, jolloin kokonaiskäyrä on lähellä ominaiskäyrää. POS:n kanssa toimivan MU:n ohjausvirtamoduulin pienentyessä MU:n intensiteetti POS:n kanssa pienenee ja MU:n OOS:n kanssa kasvaa, kun taas ominaiskäyrä pyrkii lineaarisesti nollaan, kun etumerkki muuttuu, MU:n roolit muutos, ja ominaisuudella on sama lineaarisuus myös vastakkaisella alueella. Samanlaisia DMU:ita voidaan käyttää ohjaamaan asynkronisia sähkömoottoreita, minkä vuoksi niitä kutsutaan joskus käänteisiksi MU:iksi.
| Ominaista | magneettinen vahvistin |
|---|---|
| Ohjattu virta | muuttuja |
| Ohjausvirta | jatkuvaa tai hitaasti muuttuvaa |
| Herkkyys | 10-19 W _ |
| lähtöteho | 500 MVA asti |
| Yhden vaiheen voitto | 106 asti |
| Työlämpötila _ | 0 K - 500 °C |
| Käyttöjännite _ | ei rajoitettu |
Päätarkoitus on ohjata tehosähkökäyttöä (yleinen rakennuslaitteissa), niitä käytettiin myös kotitalouksien vaihtovirtajännitteen stabilaattoreissa , kosketuksettomissa releissä, signaalin moduloinnissa , taajuuden kaksinkertaistamisessa , elokuva- ja konserttisalien valaisimien himmentimissä , binääritietokoneessa LEM-1 L.I. Gutenmacher ja kolmiosaisissa tietokoneissa " Setun " ja " Setun-70 " N. P. Brusentsov , voimakkaiden sähkömoottoreiden ohjaus esimerkiksi valssaamoissa, dieselveturin ohjauspiireissä [4 ] [5] [6] . Magneettivahvistimet on monilla sähkötekniikan ja elektroniikan aloilla korvattu aktiivisella puolijohdelaitteella , mutta nykyäänkin niitä käytetään useilla aloilla.
Kuten ennenkin, magneettivahvistimia käytetään järjestelmissä, jotka vahvistavat tasavirtoja venymäantureista . Hybridilaitteilla, mukaan lukien miniatyyri magneettinen vahvistin ja puolijohdevahvistin, on alhainen nollapoikkeama ja korkea tarkkuus.
Magneettivahvistin mahdollistaa sähkölinjojen tasavirtojen kosketuksettoman mittauksen. Viime aikoina tähän on käytetty yhä enemmän kompakteja Hall-antureita .