Магнітні модулятори з вихідним змінним струмом подвійної частоти

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » Елементи та пристрої систем управління автоматики » Магнітні підсилювачі » Магнітні модулятори з вихідним змінним струмом подвійної частоти

При розгляданні процесів, що проходять в ідеальному магнітному підсилювачі, зазначалося, що струм управління можна уявити як суму постійної і змінною складових, причому змінна складова змінюється з частотою, що вдвічі перевищує частоту живлення. Якщо постійна складова обумовлена сигналом управління Iу, то змінна складова виникає внаслідок трансформації струму з кола навантаження. ЕРС подвійної частоти, яка трансформується з робочої обмотки, має фазу, що при зміні полярності вхідного сигналу змінюється на 180°. При відсутності сигналу управління (Iу = 0) ЕРС подвійної частоти зникає. Таким чином, єдиною причиною появи ЕРС подвійної частоти є подача вхідного сигналу на підсилювач. Зауважимо, що будь-які інші причини (неідентичність осердь, наприклад) не можуть призвести до виникнення ЕРС подвійної частоти при живленні підсилювача синусоїдальною напругою.

image002

Рис. 2.6.2. Магнітні модулятори з вихідним змінним струмом подвійної частоти

Ефект появи ЕРС подвійної частоти також використовується в магнітних модуляторах із вихідним змінним струмом подвійної частоти (рис. 2.6.2).

Обмотка управління wу в схемах таких модуляторів використовується як для подачі вхідного сигналу Uвх, так і для зняття вихідного сигналу Uвих. ЕРС подвійної частоти виділяється за допомогою вихідного трансформатора Тр. Первинна обмотка цього трансформатора може підключатися паралельно обмотці управління wу (рис. 2.6.2,а) або послідовно з нею (рис. 2.6.2,б). В обох випадках фаза вихідної напруги Uвих змінюється на 180° при зміні полярності Uвх, тобто схеми є реверсивними. У схемі з паралельним з’єднанням обмоток (рис. 2.6.2,а) постійний струм не надходить у первинну обмотку вихідного (звичайно підвищувального) трансформатора Тр. Шлях постійної складової струму перепиняє конденсатор С. Нагадаємо, що ємнісний опір Хс=1/(wC), тобто для постійної складової (w=0) ємнісний опір прямує до нескінченності. Дросель L (індуктивний опір ХL=wL) має дуже малий опір для сигналу постійного струму, а для струму подвійної частоти є великим опором. Тому дросель L перешкоджає проходженню струму подвійної частоти через джерело вхідного сигналу (наприклад, давач). Як правило, прагнуть уникнути зворотного впливу наступного елемента в системі автоматики на попередній (за винятком тих випадків, коли спеціально створюються зворотні зв’язки).

У схемі з послідовним з’єднанням обмоток (рис. 2.6.2,б) конденсатор С шунтує джерело вхідного сигналу, тому струм подвійної частоти замикається через цей конденсатор, не потрапляючи в джерело вхідного сигналу. Спеціального дроселя для забезпечення режиму змушеного підмагнічування в цій схемі не потрібно. Його роль відіграє первинна обмотка трансформатора Тр.

image004

Рис 2.6.3. Магнітний модулятор із взаємноперпендикулярними обмотками

Конденсатор С і дросель L у схемах магнітного модулятора з виходом на подвоєній частоті відіграють роль фільтра. Для одержання високої чутливості і точності перетворення доводиться використовувати фільтри на виході і вході. Тому модулятори з вихідним струмом подвійної частоти

виявляються складнішими від модуляторів з вихідним струмом основної частоти. Крім того, вони споживають більшу потужність, мають низький ККД і невеликий коефіцієнт підсилення. Головна їх перевага – висока чутливість: вони спроможні сприймати вхідні сигнали потужністю усього лише в 10-17–10-19 Вт (при використанні високоякісних магнітних матеріалів).

Більш прості схеми мають магнітні модулятори з вихідним струмом подвійної частоти із взаємно перпендикулярними обмотками. На рис. 2.6.3 приведені конструктивна (а) і електрична (б) схеми такого модулятора. Кільцеве осердя модулятора складається з двох однакових половинок (одна з них показана на рис. 2.6.3,в) із кільцевим пазом. Робоча обмотка wр виготовлена у вигляді кільця і вкладена в цей паз. Потім обидві половинки осердя з’єднуються, причому їх стикувальні поверхні старанно шліфуються для зменшення магнітного опору. Обмотка управління wу рівномірно намотується по всій довжині осердя.Робоча обмотка wр створює поперечне магнітне поле, що замикається в межах периметра поперечного перетину осердя. Обмотка управління wу створює поздовжнє магнітне поле, що замикається по колу осердя. Шляхи потоків Фр і Фу показані на рис. 2.6.3, г пунктиром. Оскільки ці потоки мають різні шляхи, то між обмотками wр і wу відсутній трансформаторний зв’язок. Отже, ніякі зміни поперечного потоку Фр не можуть наводити ЕРС в обмотці wу, а ЕРС подвійної частоти на виході виникає лише тільки при появі вхідного сигналу (Uу).

Обмотка wу є одночасно і вихідною, з неї знімається напруга Uвих.

Періодична зміна індуктивності обмотки управління wу створюється за рахунок зміни магнітної проникності осердя в поздовжньому напрямку магнітним потоком Фу. При насиченні осердя поперечним полем (магнітний потік Фр) ця проникність значно зменшується. Насичення осердя відбувається двічі за період живлення обмотки wр. Якщо на обмотку wу буде подана постійна вхідна напруга Uу, то струм у цій обмотці буде змінюватися відповідно зміні насичення осердя, тобто буде вміщувати змінну складову подвійної частоти живлення 2f.

Така схема може не мати фільтрів у колі живлення і на виході, оскільки значно зменшуються паразитні наводки. Крім того, вона забезпечує більш високу стабільність нуля. Нижня межа потужності сигналу управління для такої схеми складає 10-14 Вт при рівні вхідного сигналу порядку 10 мкВ.

Васюра А.С. – книга “Елементи та пристрої систем управління автоматики”

Оставьте комментарий к статье