Магнитный усилитель Советский патент 1986 года по МПК H03F9/00 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в системах управления и регулирования вентильными преобразователями, а также в устройствах автоматики.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия.

На чертеже представлена схема магнитного усилителя.

Магнитный усилитель содержит первую 1 и вторую 2 рабочие обмотки, расположенные сответственно на первом 3 и втором 4 магнитопроводах, подключенные одними выводами соответ ственно к аноду первого 5 и катоду рторого 6 диодов, а другими, объеда- .ненными в общую точку, выводами подключенные к одному выводу первичной обмотки 7 трансформатора 8, первая 9 вторичная обмотка которого подключена к генератору пилообразного напряжения 10, а вторая 11 вторичная обмотка 12 через выпрямитель 13 подключена к одновибратору 14, управ ляющий вход 15 которого,подключен к выходу элемента ИЛИ 16, первую 17 и вторую 18 обмотки управления, расположенные соответственно на первом 3 и втором 4 магнитопроводах и включенные последовательно в цепочку, вьшоды 19 и 20 которой предназначены для подключения к источнику усиливаемого сигнала, первую 21 и вторую 22 дополнительные обмотки, расположенные соответственно на первом 3 и втором 4 магнитопроводах и соединенные встречно-последовательно в цепочку, подключенную одним выводом к одному выходному выводу транзисторного ключа 23, а другим выводом - к началу одной вторичной обмотки 24 дополнительного трансформатора 25, конец которой подключен к одному выходному вьшоду генератора пилообразного напряжения 10,другой выходной вывод которого подключен к другому выходному выводу транзисторного ключа 23, управляющий вход которого подключен к выходу од- новибратора 14, инвертор 26, входом подключенный к аноду третьего диода 27, а выходом - к одному входу элемента ИЛИ 16, другой вход которого подключен к катоду четвертого диода 28, пятый диод 29, анодом под- ключенньй к катоду шестого диода 30 и одному выводу 19 цепочки из последовательно включенных первой 17 и второй 18 обмоток управления, дру201082

гой вывод 20 которой подключен к объединенным вместе одним входным выводам первой 31 и второй 32 диффе- ренцирую1цих цепочек, другие входные

5 выводы которых подключены соответственно к катоду пятого 29 и аноду шестого 30 диодов, а выходы подключены сответственно к аноду четвертого 28 и катоду пятого 27 диодов, вып10 рямительный мост 33, входом подключенный к другой вторичной обмотке 34 дополнительного трансформатора 25, первичная 35 обмотка которо- го началом, концом и средним вьшо15 дом подключена соответственно к катоду первого диода 5, аноду второго диода 6 и другому выводу первичной обмотки.7 трансформатора 8. Нагрузка 36 подключена к выходу выпрями20 тельного моста 33.

Магнитный усилитель работает следующим образом.

При неизменном по величине усили- 25 ваемом сигнале в нагрузке 36 протекает ток, определяемый этим сигналом. На выходе генератора пилообразного напряжения 10 присутствует напряжение, транзисторньй ключ 23 заперт.

При ступенчатом изменении напряжения источника усиливаемого сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 16 формируется импульс, передний фронт которого совпадает с началом изменения усиливаемого сигнала. При этом на выходе логического элемента ИЛИ 16 формируется импульс одной полярности как при положительной, так и отрицательной полярности изменения усиливаемого сигнала. Передним фронтом этого импульса запускается одновибратор 14 на его выходе формируется прямоугольный импульс, подаваемый на управляющий вход транзисторного ключа 23, отпирая его. При этом по первой и второй 21 и 22 дополнительным обмоткам протекает импульс тока, амплитуда которого определена относительным расположением во времени ступенчатого изменения усиливаемого сигнала и пилообразного напряжения, а длительность его определена параметрами одновибратора,

С помощью этого импульса в первой и второй дополнительных обмотках 21 55 и 22 происходит быстрое перемагничи- вание магнитопровода за время, значительно меньшее половины периода сетевого напряжения. В результате,

30

40

45

50

31

рабочие точки каждого из магнитных стержней располагаются соответственно в начале управляющего и в конце рабочего полупериодов. За время, равное длительности открытого ,состояния транзисторного ключа, магнитный усилитель принимает состояние, при котором он способен отреагировать на ступенчатое изменение усиливаемого сигнала.

Кроме того, импульс малой длительности и большой амплитуды трансформируется в выходную цепь и нагрузку 36, что недопустимо. Одновременно с этим импульсом в одной вторич- ной обмотке 24 дополнительного трансформатора 25 присутствует такой же по длительности и амплитуде импульс. Первичная 35 и одна вторичная 24 обмотки дополнительного трансформато- ра 25 включены встречно. Таким образом, в магнитопроводах дополнительного трансформатора 25 происходит вычитание магнитных потоков, созданных импульсом одновибратора, В ре- зультате, в выходном напряжении магнитного усилителя отсутствует импульс, вызывающий быстрое перемаг- ничивание магнитопроводов усилителя по их петлям гистерезиса.

Устранение такого импульса в выходном напряжении магнитного усилителя осуществляется путем вычитания магни ных потоков в магнитопроводе дополнительного трансформатора с характерным для трансформатора высоким КПД.

Применение изобретения позволяет повысить коэффициент, полезного действия магнитного усилителя путем исключения потерь в стабилитронах, ха- рактерных для аналогичных устройств

Формула изобретения

Магнитный усилитель, снабженный источником усиливаемого сигнала, содержащий первую и вторую рабочие обмотки, расположенные соответственно на первом и втором магнитопроводах, подключенные одними выводами соо тветственно к аноду первого и катоду второго диодов, а другими, объединенными в общую точку выводами, подключенные к одному вьшоду пер вичной обмотки трансформатора, пер- вая вторичная обмотка которого подключена к генератору пилообразного напряжения, а вторая - через вьшря84

митель - к одновибратору, управляю- ций вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первую и вторую обмот- ки управления, расположенные соответственно на первом и втором магнитопроводах и включенные последовательно в цепочку, выводы которой предназначены для подключения к выходу источника усиливаемого сигнала, первую и вторую дополнительные обмотки, расположенные соответственно на первом и втором магнитопроводах и соединенные встречно-последовательно в цепочку, подключенную одним выводом к одному вьшоду транзисторного ключа, другой вывод которого.подключен к одному выходному выводу генератора пилообразного напряжения, а его управляющий вход подключен к выходу одновибратора, инвертор, входом подключенный к аноду третьего диода, а выходом - к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к катоду четвертого диода, пятый диод, анодом подютюченный к катоду шестого диода и одному выводу цепочки из последовательно включенных первой и второй обмоток управления,другой вывод которой подключен к объединенным одним входным выводам первой и второй дифференцируюпщх цепочек, другие входные выводы которых подключены соответственно к катоду пятого и аноду шестого диодов, а выходы подключены соответственно к катоду третьего и аноду четвертого диодов, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения КПД, он снабжен выпрямительным мостом, дополнительным трансформатором, содержащим первичную обмотку со средним выводом и две вторичные обмотки, причем начало и конец первичной обмотки дополнительного трансформатора подключен ны соответственно к катоду первого и аноду второго диодов, а ее средняя точка - к другому выводу первичной обмотки трансформатора, одна вторичная обмотка дополнительного трансформатора началом подключена к другому выводу цепочки из последовательно включенных первой и второй дополнительных обмоток, а концом - к другому выходному выводу генератора пилообразного напряжения, другая вторичная обмотка дополнительного трансформатора подключена к входу выпрямительного моста,выход которого предназначен для подключения к нагрузке.

Изобретение применяется в системах управления и регулирования вентильными преобразователями. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит магнитный усилитель (МУ) с рабочими обмотками 1 и 2, расположенными на магнитопроводах 3 и 4, трансформатор 8, генератор пилообразного напряжения 10, одновибратор (0) 14, элемент ИЛИ 16, инвертор 26. Прямоугольный импульс отпирает транзисторный ключ 23, импульс тока протекает по дополнительным обмоткам 21 и 22. Амплитуда тока определена относительным расположением во цремени ступенчатого изменения усиливаемого сигнала, пилообразного напряжения и параметрами одновибратора. Введение дополнительного трансформатора 25 с вторичной обмоткой 24 и встречное включение с первичной обмоткой 35 обеспечивают вычитание магнитных потоков, созданных импульсами О 14. В выходном напряжении МУ отсутствует импульс, вызывающий перемагничивание магнито- проводов. Устранение такого импульса осуществляется путем вычитания магнитных потоков с высоким КПД. 1 ил. (Л N9 to