книги / Электропитание устройств связи

ся, так как появляются интервалы одновременного насыщения сердечников. При этом Iao<.Iym(w yIWp), так обмотки wv обладают не только активным Rp сопротивлением, но и индуктивным Xs при

насыщении сердечника (p.g>0). При больших значениях тока уп­ равления магнитная индукция в сердечниках не достигает значе­ ний, меньших Bs Наклон проходной характеристики при этом

обусловлен зависимостью средней проницаемости насыщенного участка кривой намагничивания ps от величины подмагничивающего поля, что изменяет Xs и / ноРабочим участком проходной ха­

рактеристики является участок до точки пересечения (см. рис. 2.4). Перегиб кривой намагничивания не изменяет принцип работы

МУ, но ухудшает его ключевые свойства.

Гистерезис обусловливает неоднозначность проходной характе­ ристики при увеличении и уменьшении / у. Однако это явление можно устранить, если магнитную индукцию переменного магнит­ ного поля Вт выбирать большей индукции насыщения (перенасы­ щенный МУ).

При анализе работы дроссельного МУ предполагалось R y= 0.

Однако полученные выше результаты остаются справедливыми и при значениях Ry, больших нуля, если выполняется следующее не­

равенство {6—8]-

где ROKB — эквивалентное приведенное сопротивление обмоток МУ

(всех кроме рабочих), отнесенное к рабочей обмотке-

Для дроссельных МУ, выполняющих функции усилителей мощ­

ности, условие (2.12) всегда выполняется.

При параллельном соединении рабочих обмоток дроссельного МУ для любого значения сопротивления цепи управления (при любом R-)кв) рассмотренный выше принцип работы и основные со­

отношения остаются в силе, так как при насыщении одного из сердечников рабочая обмотка другого трансформатора оказывает­ ся закороченной При этом ток, протекающий через обмотки, об­ ратно пропорционален сопротивлениям обмоток. Активное сопро­ тивление рабочей обмотки ненасыщенного трансформатора равно сумме RP и RaKB- Для того чтобы полученные выше соотношения были справедливыми и при параллельном соединении wp, необхо­

димо в них число витков wp заменить на — дор. Недостатком дрос­

сельных МУ с параллельными дар является их большая инерцион­

ность, обусловленная наличием короткозамкнутого контура, обра­ зованного рабочими обмотками.

2.3.КОМПЕНСАЦИЯ НС ОБМОТКИ УПРАВЛЕНИЯ

ИОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В МУ

Внекоторых случаях применения МУ необходимо изменение знака управляющего сигнала. В рассмотрепнОхМ выше МУ увели­

чение тока управления уменьшает угол насыщения и приводит к увеличению тока нагрузки (рис. 2.4).

Для изменения знака воздействия управляющего сигнала в МУ

вводится дополнительная обмотка, называемая компенсационной ДОК. Если НС, создаваемая компенсационной обмоткой, больше по величине НС обмотки управления и направлена встречно послед­ ней, то при положительном приращении / у результирующая намаг­ ничивающая сила FV=FK—Fy будет уменьшаться, что уменьшит

ток нагрузки (рис. 2.5, кривая /).

Рис. 25. Характеристики управления дроссельного МУ с компенсационной обмоткой (обмоткой смещения)

НС компенсационной обмотки может быть направлена и сог­ ласно с F y в этом случае ее назначение заключается в выводе ра­ бочей точки МУ на линейный участок проходной характеристики (рис. 2.5, кривая 2). В этом случае уже не требуется пропускать

дополнительный ток по обмотке управления для вывода рабочей точки на линейный участок. Это повышает чувствительность МУ

(увеличивается коэффициент усиления). Компенсационную обмот­ ку часто называют обмоткой смещения.

Коэффициент усиления по току МУ определяется отношением

чисел витков обмотки управления и рабочей. Коэффициент усиле­ ния по мощности Кр также определяется отношением чисел витков

/Ср = dPH/dPy = К 2 R jR y - К 2и Ry //?„,

где /С*;=Д£Л,/Д^у — коэффициент усиления по напряжению. Повышение коэффициентов усиления может быть обеспечено

увеличением числа витков обмотки управления wy. Однако при

этом будет увеличиваться и ЭДС, индуцируемая в этой обмотке, что может оказаться опасным для ее изоляции. Кроме того, увели­ чение wy повышает инерционность МУ.

Поэтому для увеличения коэффициента усиления в МУ вво­ дится положительная ОС. В дроссельных МУ ОС осуществляется

введением дополнительной обмотки (обмотка ОС), включенной последовательно с рабочими обмотками через выпрямитель (рис.

При этом сами рабочие обмогки могут быть включены только параллельно Такие МУ, в отличие от ранее рассмотренных дрос­ сельных, называются МУ с внутренней обратной связью или МУ с

самоподмагничиванием В схеме, изображенной на рис 2 9, рабочие обмотки подклю­

чаются к источнику питания через вентили Д 1 и Дг Поэтому ток

через рабочие обмотки протекает только в течение половины пе­ риода и содержит постоянную составляющую, которая и обеспе­ чивает положительную ОС.

2 4 МУ С ВНУТРЕННЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Из выражения (2 13) следует, что Кт МУ с внутренней ОС (wp=woc) равен бесконечности, т е характеристика управления совпадает с осью ординат Поэтому для МУ с внутренней ОС ре­

альные сердечники нельзя заменять идеальными безгистерезисными

Рассмотрим работу схемы рис 2 9 при следующих допущениях 1 Напряжение питания изменяется по синусоидальному зако­

ну и «%*= Umsin at

2 Сердечники МУ выполнены из материала с прямоугольной формой петли гистерезиса с коэрцитивной силой Нс на статической

петле и Я сд — на динамической, с постоянной величиной р = рд д о насыщения и p = ius = 0 после насыщения. Этому соответствует стати­

t 1

Рис 2Л0 МУ с внутренней ОС а) статическая и динамическая петли

гистерезиса сердечников МУ, б) вре менные диаграммы

ны в диапазоне малых и средних мощностей (1— 100 Вт при час­ тоте 50 Гц). При больших мощностях различия в характеристиках МУ на сердечниках из железоникелевых сплавов и холодноката­

ной стали в известной мере сглаживаются и становится существен­ ной разница в стоимости, габаритах и массе сердечников. Индук­ ция насыщения железоникелевых сплавов составляет (1,10— 1,30 )Т. Поэтому в МУ на большие мощности стараются не при­

менять сердечников из железоникелевых сплавов.

Отличительными особенностями марганцево-магниевых ферри­ тов является прямоугольность петли гистерезиса с малой коэрци­ тивной силой, низкая индукция насыщения и высокое электричес­ кое сопротивление, почти полностью устраняющее вихревые токи. Поэтому МУ на сердечниках из ферритов применяются при малых

мощностях и высоких частотах.

В зависимости от конфигурации сердечника МУ могут быть бро­

невыми, стержневыми и тороидальными. Наличие немагнитного за­ зора в сердечниках МУ уменьшает коэффициент усиления и увели­

чивает намагничивающий ток. Поэтому для улучшения характерис­ тик МУ сердечники желательно выполнять неразрезными. МУ ма­

лой и средней мощности выполняются тороидальными.

*)

I

Ы

Рис. 2Л\3. Расположение катушек иа магнитопроводах различ­ ных типов:

Ленточные сердечники тороидального типа изготавливаются из холоднокатаной стали или железоникелевых сплавов. Ферритовые сердечники выполняются в виде монолитных тороидов прямоуголь­ ного сечения. Недостаток таких сердечников — сложная техноло­ гия намотки катушки.

При средних и больших мощностях применяют ленточные раз­ резные сердечники из холоднокатаной стали стержневого и броне­ вого типа, а также сердечники броневого типа из штампованных Ш-образных пластин горячекатаной стали и П-образпых пластин холоднокатаной стали.

Как правило, МУ выполняются на двух сердечниках, так как

они позволяют работать при малом сопротивлении цепи управле­ ния, что обеспечивает высокий коэффициент усиления по мощности.

В МУ с одним сердечником, в цепь управления для ограничения

переменной составляющей тока необходимо включать большое ак­ тивное или индуктивное сопротивление.

На каждом из сердечников располагается своя рабочая обмотка. Обмотка управления может быть индивидуальной для каждого сер­ дечника или общей для двух. В последнем случае полярность вклю­ чения рабочих обмоток отдельных сердечников выбирается так, чтобы магнитные потоки отдельных сердечников пронизывали об­ мотку управления в противоположных направлениях. МУ с общей

обмоткой управления более компактен и при одном и том же чис­ ле витков wу обладает меньшим сопротивлением цепи управления, чем МУ с раздельными последовательно соединенными обмотками

управления. К его недостаткам следует отнести более сложную тех­ нологию изготовления катушки и худшую теплоотдачу. На рис. 2.13 показано расположение катушек на сердечниках различных типов.

Для уменьшения потоков рассеяния рабочие обхмотки помеща­ ются на расположенных рядом стержнях, а обмотки управления охватывают эти стержни вместе с рабочими обмотками.