Магнітний підсилювач потужності являє собою статичний прилад, призначення якого, використовуючи слабкий постійний струм, змінювати величину змінного струму. На практиці це знаходить застосування в управлінні силовим електроприводом різноманітних механізмів, в тому числі в будівельній техніці, на транспорті, в гірничої та металургійної промисловості. Також їх використовують при створенні побутових стабілізаторів змінного струму, в конструкціях регуляторів освітлення кіноконцертних залів. Діапазон їх використання дуже широкий.
являє собою статичний прилад, призначення якого, використовуючи слабкий постійний струм, змінювати величину змінного струму. На практиці це знаходить застосування в управлінні силовим електроприводом різноманітних механізмів, в тому числі в будівельній техніці, на транспорті, в гірничої та металургійної промисловості. Також їх використовують при створенні побутових стабілізаторів змінного струму, в конструкціях регуляторів освітлення кіноконцертних залів. Діапазон їх використання дуже широкий.
Ось один із зразків таких приладів, ТУМ-В1-24-14У3. що означає Тороїдальний Підсилювач Магнітний, (В) -. 1 го габариту. Цифрами далі визначається кількість і типи робочих обмоток і обмоток управління.
Принцип роботи магнітного підсилювача побудований на нелінійності характеристик при намагнічуванні муздрамтеатру. У конструкції магнітних підсилювачів передбачено три стрижня, де на крайніх знаходяться, в якості робочої обмотки, дві котушки послідовно з'єднані між собою, а на середній стрижень насаджена обмотка управління, що має набагато більшу кількість витків в порівнянні з робочою обмоткою.
При відсутності подачі струму на обмотку управління, при тому, що робоча обмотка, з'єднана послідовно з навантаженням, знаходиться під змінною напругою, муздрамтеатр не насититься, а напруга падає за рахунок реактивного опору робочих обмоток. Навантаження в цьому випадку додаткової потужності не отримує.
У разі подачі на обмотку управління ток, навіть невеликої сили, в слідстві великої кількості витків обмотки управління в муздрамтеатрі виникає насичення. Це веде до різкого зменшення реактивного опору робочої обмотки і збільшення сили струму в робочій ланцюга. Так, посилаючи малі сигнали в обмотку управління, можна контролювати значні величини потужності в робочій ланцюга, в якій знаходиться магнітний підсилювач потужності.
Отримавши широке визнання по застосуванню в самих різних галузях науки і техніки, магнітні підсилювачі мають найрізноманітніші модифікації схем і конструкції, що відрізняються за видами навантажувальних характеристик, способам виконання зворотного зв'язку, кількістю і формою сердечників, видам підсилюються сигналів, систем зсуву, режимам роботи. Вибирати тип магнітного підсилювача необхідно так, щоб він мав необхідними коефіцієнтами посилення, частотами підсилюються коливань, відповідав області застосування.
Поле застосування магнітних підсилювачів дуже широке, вони застосовуються - від точних вимірювальних приладів до пристроїв, за допомогою яких автоматично керують потужними виробничими механізмами, такими як прокатні стани, екскаватори тощо Такому широкому застосуванню магнітні підсилювачі зобов'язані цілою низкою переваг, до них відносяться тривалий термін служби, висока надійність, простота обслуговування, значний коефіцієнт підсилення.
- низьким порогом чутливості до сигналів постійного струму,
- широким діапазоном посилення потужності,
- постійною готовністю до роботи,
- можливістю підсумовування на вході декількох керуючих сигналів,
- значною здатністю витримувати перевантаження,
- пожежо- та вибухобезпечність.
Магнітні підсилювачі відрізняються стабільністю характеристик під час експлуатації.
Найпростішу схему магнітного підсилювача можна розглядати в наступному вигляді:
U - напруга змінного струму;
Rн - навантаження;
W1 - кількість первинних обмоток;
W2 - кількість вторинних обмоток;
МС - феромагнітні сердечники;
= U - напруга постійного струму;
i1 - сила струму на виході з первинної обмотки;
i2 - сила струму на вході у вторинну обмотку (посилений сигнал).
Тут видно, що у найпростішого магнітного підсилювача є два замкнутих магнітопроводів, первинні обмотки на них W1 включені послідовно і знаходяться під змінною напругою. Вторинні обмотки W2 теж послідовно підключені, але назустріч один одному, коли обмотки W2 замкнуті на невеликий опір, то це не викликає змін сили струму i1 в первинних обмотках. Але коли на обмотки W2 подається постійний струм, то нелінійний характер кривої намагнічування сердечників веде до зменшення динамічної магнітної проникності зі зменшенням індуктивності L1 на первинних обмотках зі зростанням струму в обмотках.
Пристрій, виготовлений за схемою, зображеної вище (без опору навантаження RH), носить назву - керований дросель. Але його можна перетворити в дросельний магнітний підсилювач, якщо послідовно до його обмоток W1 підключити навантаження RH, а на обмотку W2 замість слабкого постійного струму подати сигнал постійного або підсилюється, або повільно зменшуваного струму i2.
Коефіцієнт посилення по струму Ki і коефіцієнт збільшення потужності Кр при розрахунку найпростіших магнітних підсилювачів визначаються за формулами:
де Ry - опір в обмотках W2, δi1ср - приріст струму навантаження, відповідний приросту струму при сигналі δi2, n1 і n2 - кількість витків в первинних і вторинних обмотках.
Поряд з коефіцієнтом посилення по току магнітний підсилювач характеризують такі параметри: коефіцієнт кратності струму, постійна часу, добротність. Також враховуються показники чутливості, максимальної потужності в навантаженні, ККД робочої ланцюга.
Так само до параметрами, які характеризують магнітний підсилювач, відноситься коефіцієнт залежності діючої або середньої величини струму під навантаженням від струму в ланцюзі управління: Iн = f (Iу)
Позначимо струм на холостому ходу підсилювача Iо, а струм при максимальному навантаженні - I к. Припустимо, що перед нами ідеальний підсилювач, тоді відсутній вхідний сигнал (I у = 0) призводить до нульового показника і вихідного сигналу (I н = 0). Але на практиці в ланцюгах є похибки. Тому, щоб визначити їх роль в роботі підсилювача, введений коефіцієнт відношення величини максимального струму до величини струму холостого ходу і дали йому назву коефіцієнт кратності струму К = Ік / Iо. Цей параметр один з важливих характеристик магнітного підсилювача, чим вище цей коефіцієнт, тим якісніше підсилювач.
Т - постійна часу, нею характеризується швидкодію підсилювача, вона визначається як відношення індуктивності до активного опору обмотки управління
Добротність - це універсальний параметр, він визначається з вчить коефіцієнтів посилення і швидкодії:
Розрахунок магнітних підсилювачів проводиться за всіма цими показниками.