Магнитные модуляторы с выходным переменным током удвоенной частоты

При рассмотрении процессов, проходящих в идеальном магнитном усилителе, отмечалось, что ток управления можно пред­ставить как сумму постоянной и переменной составляющих, при­чем переменная составляющая изменяется с частотой, вдвое пре­вышающей частоту питания. Если постоянная составляющая обус­ловлена управляющим сигналом , то переменная составляющая

возникает вследствие трансформации тока из цепи нагрузки. Транс­формируемая из рабочей обмотки ЭДС двойной частоты имеет фа- . зу, которая при перемене полярности управляющего сигнала меня­ется на 180". При снятии управляющего сигнала ЭДС двой­ной частоты пропадает. Таким образом, единственной причиной по­явления ЭДС двойной частоты является подача входного сигнала на усилитель. Заметим, что какие-либо другие причины (нендентнчность сердечников, например) не могут привести к возникновению ЭДС двойной частоты при питании усилителя синусоидальным на­пряжением.

Эффект появления ЭДС двойной частоты и используется в магнитных модуляторах с выходным не переменным током удвоенной частоты (рис. 26.2).

Обмотка управления w_v в схемах таких модуляторов использу­ется как для подачи входного сигнала так и для снятия выход­ного сигнала . ЭДС двойной частоты выделяется с помощью выходного трансформатора , Первичная обмотка этого транс­форматора может подключаться параллельно обмотке управления (рис. 26.2, а) или последовательно с ней (рис. 26.2,6). В обоих случаях фаза выходного напряжения изменяется на 180° при изменении полярности т. е. схемы являются реверсивными.

В схеме с параллельным соединением обмоток (рис. 26.2, а) посто­янный ток не поступает в первичную обмотку выходного (обычно повышающего) трансформатора . Путь постоянной составляю­щей тока преграждает конденсатор С. Напомним, что емкостное сопротивление , т. е. для постоянной составляющей

емкостное сопротивление стремится к бесконечности. Дрос­сель L (индуктивное сопротивление ) имеет очень малое со­противление для сигнала постоянного тока, а для тока двойной частоты представляет большое сопротивление. Поэтому дроссель L препятствует прохождению тока двойной частоты через источник входного сигнала (например, датчик). Как правило, стремятся из­бежать обратного воздействия последующего элемента в системе ав­томатики на предыдущий (за исключением тех случаев, когда спе­циально создаются обратные связи).

В схеме с последовательным соединением обмоток (рис. 26.2, б) конденсатор С шунтирует источник входного сигнала, поэтому ток двойной частоты замыкается через этот конденсатор, не попадая в источник входного сигнала. Специальный дроссель для обеспечения режима вынужденного подмагничивания в этой схеме не требуется. Его роль играет первичная обмотка трансформатора

Конденсатор С и дроссель L в схемах магнитного модулятора с выходом на удвоенной частоте играют роль фильтра. Для получения высокой чувствительности и точности преобразования приходится использовать фильтры на выходе и входе. Поэтому модуляторы с выходным током удвоенной частоты оказываются сложнее моду­ляторов с выходным током основной частоты. Кроме того, они потребляют большую мощность, имеют низкий КПД и небольшой коэффициент усиления. Главное их достоинство — высокая чувст­вительность: они способны воспринимать управляющие сигналы мощностью всего лишь в Вт (при использовании вы-

сококачественных магнитных материалов).

Более простые схемы имеют магнитные модуляторы с выход­ным током удвоенной частоты со взаимно перпендикулярными об­мотками. На рис. 26.3 приведены конструктувная (а) и электриче­ская (б) схемы такого модулятора. Кольцевой сердечник моду­лятора состоит из двух одинаковых половинок (одна из них по­казана на рис. 26.3, в) с кольцевым пазом. Рабочая обмотка w_p изготовлена в виде кольца и уложена в этот паз. Затем обе поло­винки сердечника соединяются, причем соприкасающиеся поверх­ности их тщательно шлифуются для уменьшения магнитного сопро­тивления. Обмотка управления равномерно наматывается по всей длине сердечника.

Рабочая обмотка создает поперечное магнитное поле, замы­кающееся в пределах периметра поперечного сечения сердечника. Обмотка управления создает продольное магнитное поле, замыкающееся по окружности сердечника. Пути потоков и по­казаны на рис. 26.3, г пунктиром. Так как эти потоки имеют разные пути, то между обмотками и отсутствует трансформаторная связь. Следовательно, никакие изменения поперечного потока не. могут наводить ЭДС в обмотке а ЭДС

двойной частоты на выхо­де возникает лишь при появлении входного сиг­нала

Обмотка является

одновременно и выход­ной, с нее снимается на­пряжение

Периодическое изме­нение индуктивности об­мотки управления соз­дается за счет изменения магнитной проницаемости сердечника в продольном направлении магнитным потоком При насыщении сердечника попе­речным полем (магнит­ный поток ) эта про­ницаемость значительно уменьшается. Насыщение сердечника происходит дважды за период пита­ния обмотки , Если на

обмотку будет подано постоянное входное напряжение , то ток в этой обмотке будет изменяться соответственно изменению насыщения сердечника, т. е. будет содержать переменную состав­ляющую удвоенной частоты питания

Такая схема может не иметь фильтров в цепи питания и на вы­ходе, поскольку значительно уменьшаются паразитные наводки. Кроме того, она обеспечивает более высокую стабильность нуля. Нижний предел мощности сигнала управления для такой схемы составляет Вт при уровне входного сигнала порядка 10 мкВ.