ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

1. Собрать электрическую цепь ферромагнитного усилителя мощности – рисунок 3.1.

Рисунок 3.1 – Ферромагнитный усилитель мощности

На схеме: QF-2 – выключатель постоянного напряжения; QF-3 – выключатель синусоидального напряжения; РН – регулятор напряжения (автотрансформатор); W₁, W₀ – катушки на ферромагнитном сердечнике

с числом витков: W₁ = 719; W₀ = 1350;

R_Н – реостат нагрузки сопротивлением 100¸150 Ом; R_рег – регулировочный реостат сопротивлением

2¸5 кОм;

А₁, V, V₁, V₂ – цифровые приборы;

А₀ – магнитоэлектрический амперметр на 120 мА.

2. Включить питание электроприборов (QF-1).

3. Установить регулятор напряжения РН в нулевое положение (против часовой стрелки до упора).

4. Сопротивление в цепи постоянного тока R_рег вывести на максимальное значение.

I. Семейство характеристик усилителя мощности

5. Включить источник синусоидального напряжения (QF-3) и изменяя регулятором напряжения РН напряжение от 0 до »220В с шагом 20В, снять вольт-амперную характеристику (ВАХ) усилителя мощности U₁ (I₁) для тока управления I₀ = 0. Включить источник постоянного напряжения (QF-2) и снять вольт-амперные характеристики (ВАХ) усилителя мощности U₁ (I₁) для различных значений тока управления I₀ (с шагом 20мА ). Значения тока управления (подмагничивания) I₀ устанавливать сопротивлением R_рег.. Результаты измерений для каждой характеристики ( ≈ 11 точек ) внести в таблицу 3.1.

Указание: при токе управления записать значение напряжения U₂ для одного тока I₁.

Таблица 3.1 – Семейство ВАХ усилителя мощности

II. Характеристика вход-выход ферромагнитного

Усилителя мощности

6. Для получения характеристики вход-выход ферромагнитного усилителя [ I₁ (I₀) ] выключить QF-2 и QF-3 и установить регулятор напряжения РН в нулевое положение. Включить источник синусоидального напряжения (QF-3) и установить регулятором напряжения (РН) входное напряжение U = 220В. Записать показания амперметра А₁ (ток I₁) при отсутствии тока управления (I₀ = 0) – отключен QF-2. Включить источник постоянного напряжения (QF-2) и, меняя реостатом R_рег ток управления I₀ от 0 до 120мА (через 20мА), снять зависи-

мость I₁(I₀). Результаты измерений внести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Опытная характеристика вход-выход усилителя

III. Обработка экспериментальных данных

7. Определить сопротивление нагрузки R_н .

8. Расчётные зависимости усилителя получаем, пренебрегая потерями в обмотках W₁ (не учитываем потери на нагрев обмоток) и в ферромагнитных сердечниках (не учитываем потери в сердечниках на перемагничивание и вихревые токи), заменяя несинусоидальные токи (напряжения) эквивалентными синусоидами – выполняем условную линеаризацию нелинейной цепи. Для рабочей цепи тогда на основании второго закона Кирхгофа в комплексной форме можно записать (напряжение на входе цепи задано: ):

; ,

где: – ток короткого замыкания усилителя мощности .

Полученное выражение является уравнением эллипса, полуосями которого являются величины: U и I_1к. Это уравнение выражает зависимость U₁(I₁) для рабочей цепи магнитного усилителя при заданных значениях U и R_Н. Задаваясь значением тока I₁, в рабочем диапазоне усилителя мощности (I ≤ 400мА), можно рассчитать по уравнению режима цепи (уравнению эллипса) напряжение на магнитном усилителе U₁ – таблица 3.3.

Таблица 3.3 – Расчётная зависимость режима магнитного

усилителя по уравнению эллипса

9. Используя опытные данные (таблица 3.1) построить семейство характеристик ферромагнитного усилителя U₁(I₁) при различных токах управления I₀ . По расчетным данным (таблица 3.3 в этих же координатах построить эллипс U₁(I₁)). Точки пересечения вольт-амперных характеристик усилителя и эллипса определят рабочий режим ферромагнитного усилителя при различных токах управления. Параметры рабочих режимов занести в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Расчётная характеристика вход-выход

Магнитного усилителя

10. По экспериментальным данным построить опытную зависимость I₁( I₀ ) (таблица 3.2). В тех же координатах построить расчетную зависимость I₁( I₀ ) (таблица 3.4).

11. При любом токе управления I₀ для любой точки рабочего режима (таблица 3.2) определить коэффициент усиления магнитного усилителя по мощности:

,

где I₁₀ – ток рабочей цепи при нулевом токе управления (I₀ = 0), R_у = 250 Ом – омическое сопротивление цепи управления.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы названия электрических цепей в схеме усилителя?

2. Из каких соображений в схеме усилителя мощности используются два сердечника?

3. Какова форма магнитного потока в сердечниках?

4. Какую роль играет обмотка управления?

5. Как изменяется индуктивность рабочих обмоток с ростом тока управления?

6. Почему выражение для рабочей цепи является приближенным?

7. Как определить рабочий режим при заданном токе управления, имея семейство характеристик и уравнение эллипса?

8. Чем объясняется отличие опытной и расчетной характеристик усилителя I₁ ( I₀ ) ?

Лабораторная работа 4