Основи розрахунку магнітних підсилювачів

Одним з основних питань при розрахунку магнітного підсилювача є визначення його габаритів. Габарити всього підсилювача та його осердь визначаються значеннями потужності навантаження, коефіцієнта підсилення, допустимого нагріву і магнітним режимом осердя. Якщо вибрати провід з високотемпературною ізоляцією або вжити заходів для інтенсивного охолоджування підсилювача (наприклад, за рахунок обдуву або радіаторів), то габарити підсилювача можна істотно зменшити. Так само можна зменшити габарити осердя за рахунок застосування високоякісних магнітних матеріалів з великою індукцією і малими втратами. Природно, в цих випадках зниження габаритів буде оплачене підвищенням вартості підсилювача, виготовленого з більш дорогих матеріалів.

При проектному розрахунку прагнуть досягти оптимального рішення, під яким розуміється досягнення мінімальних габаритів, мінімальної ваги або мінімальної вартості при заданій вихідній потужності і коефіцієнті підсилення.

Ми розглянемо послідовність розрахунку, що базується на певній залежності об’єму осердя від потужності навантаження і магнітного режиму осердя. Ця залежність залишається незмінною при різних способах створення підмагнічувального поля. Тому одержані спрощені співвідношення будуть справедливі для розрахунку різноманітних схем магнітних підсилювачів: однотактних і двотактних, без зворотного зв’язку і з зворотним зв’язком (як зовнішнім, так і внутрішнім).

Об’єм сталі одного осердя підсилювача може бути визначений за формулою

image002
image004 (2.4.1)

де Р – вихідна потужність підсилювача; f – частота живлення; Нмк – напруженість поля при максимальному підмагнічуванні; Вмк – індукція в осерді при максимальному підмагнічуванні; Вмо – те ж саме, без підмагнічування.

Величини Hмк, Bмк, Bмо визначаються вибраним матеріалом осердя. Для різноманітних матеріалів розрахована крива залежності мінімального питомого об’єму Vc/P від напруженості постійного магнітного поля при максимальному підмагнічуванні Н= (рис. 2.4.1).

Осердя виготовляється з листового матеріалу, товщина якого D(мм) визначається частотою живлення f:

image006, де a — постійний коефіцієнт, який залежить від матеріалу осердя. Менші значення (0.7 — 1.9) беруться для пермалоїв, більші (3 — 3.5) — для холоднокатаної електротехнічної сталі. Звичайно пермалої застосовують в підсилювачах малої потужності (декілька ват). Після визначення мінімального питомого об’єму цю величину множать на потужність навантаження і визначають потрібний об’єм сталі Vс. Після цього вибирають потрібне осердя (звичайно тороїдальне або Ш-подібне) і визначають товщину набору h. Для тороїдального осердя

image008image010 , (2.4.2)

де D – зовнішній діаметр тороїда; d – внутрішній діаметр тороїда; lс – довжина середнього магнітного шляху в осерді; kзс – коефіцієнт заповнення сталлю. Для Ш-подібного осердя

image012, (2.4.3)

де b-ширина середнього стержня.

В цих формулах мається на увазі використання здвоєних осердь із загальною обмоткою керування.

Об’єм міді підсилювача без зворотного зв’язку визначається розмірами пластин осердя і товщиною набору. При визначенні об’єму міді потрібно враховувати коефіцієнт заповнення вікна осердя міддю, що залежить від товщини ізоляції і способу намотки. Знаючи об’єм сталі і об’єм міді підсилювача, можна визначити його габарити і вагу.

Розрахунок основних характеристик підсилювача виконується за розрахунковими формулами, наведеними в попередніх главах і параграфах.

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

Оставьте комментарий к статье