Дроссели насыщения с подмагничиванием

Рассмотренный выше ДН является неуправляемым устройством. Для управления ДН применяют иодмагничивание. На рис. 15.3 приведена схема ДН с двумя обмотками: рабочей ЛГ и управляющей N_y. Обмотка Л^г_р подключена последовательно с нагрузкой R_H к источнику напряжения е = yJ2Esin (ot. Обмотка N_y соединена с источником напряжения управления Е_у через балластное сопротивление Z₆, ограничивающее ток, обусловленный трансформацией напряжения рабочей обмотки. Иногда обмотку управления подключают непосредственно к источнику тока /_у.

Рис. 15.3. ДН с подмагничиванием:

а — электрическая схема; б — зависимость тока нагрузки /" от тока управления L

Принцип ДН с подмагничиванием поясним, используя рис. 15.4, при допущениях, сформулированных для ДН без подмагничивания. Возможны два предельных режима работы:

• — магнитопровод ДН ненасыщен в течение обоих полупериодов и ток нагрузки равен нулю (рис. 15.4, а);
• — магнитопровод ДН насыщен в оба полупериода, падение напряжения на обмотке N_? равно нулю и ток нагрузки повторяет форму напряжения с амплитудой 1_{п т} = >f2E/R_H (рис. 15.4, 6).

Первый режим {холостого хода) наблюдается, когда ток управления равен нулю, а напряжение питания рабочей обмотки меньше напряжения насыщения E_s. Во втором режиме {максимальной отдачи) магнитодвижущая сила (МДС) обмотки управления /_{у т} N_y должна быть не меньше максимально возможной МД С рабочей обмотки /_{н т} Внутри диапазона О < /_у < /_{у т} (см. рис. 15.4, в) дроссель насыщается и выходит из насыщения на отдельных интервалах каждого периода напряжения питания.

Рис. 15.4. Принцип действия дросселя насыщения с подмагничиванием:

а — холостой ход; 6 — режим максимальной отдачи; в — рабочий режим Цепь управления ДН с подмагничиванием имеет существенно меньшую мощность, чем цепь нагрузки, поэтому такие устройства называют еще дроссельными магнитными усилителями (ДМУ). Ток нагрузки данного ДМУ асимметричен, но полупериодам. При этом напряжение, трансформируемое из рабочей цепи в цепь управления, создает в балластном сопротивлении Z₆ значительные потери мощности, что снижает КПД ДМУ. В этой связи ДМУ выполняют на основе двух дросселей, обмотки управления N_y которых соединяются встречно, а рабочие обмотки Л_р включаются согласно (рис. 15.5). Такое соединение обмоток (при идентичных ДН) взаимно компенсирует трансформируемые напряжения из рабочих обмоток в обмотки управления. Вследствие симметрии схемы форма токов и напряжений в цепи управления и цепи нагрузки одинакова по полупериодам. Под действием тока управления дроссели входят в насыщение поочередно и в разные полупериоды напряжения питания (из-за встречного соединения обмоток N_y). В моменты насыщения одного ДН другой находится на этапе перемагничивания, при этом токи управления и нагрузки связаны соотношением.

Равенство (15.9) определяет возможность использования данного ДМУ не только как усилителя мощности, но и как датчика постоянного тока.

Рис. 15.5. Магнитные усилители на основе двух ДН:

а — основная схема усилителя; 6 — схема с выпрямлением тока нагрузки ДМУ и другие устройства на базе ДН отличаются большим разнообразием схемных решений, которые позволяют суммировать или вычитать сигналы управления разных обмоток, вводить различные виды обратных связей через гальванические развязанные обмотки и др. Магнитные ключи на основе ДМУ наиболее эффективны в качестве регуляторов напряжения в сильноточных источниках питания, так как в насыщенном состоянии их проводимость определяется только падением напряжения в проводниках рабочей обмотки [1]. Более подробно характеристики и режимы работы устройств на ДМУ рассмотрены в работе [2].