MC10173L磁放大器的磁路内同时存在着直流电和交流电激磁,它可用来对功率较大的(相对于控制功率而言)直流或交流电进行控制,即具有放大作用。由于这一电气元件是静止不动的,所以属于静止型电磁电器。

磁放大器无转动或运动部分,不怕振动,不受温度影响,抗干扰能力强,工作可靠性极高;不会对无线电产生干扰以及过载能力强,寿命长;输入回路与输出回路没有直接的电的联系,可以综合多个控制信号,使它们仅以磁的方式相加,而又能保持各信号在电气方面相互隔离。利用磁放大器的这些优点,使它在飞机上曾得到了广泛的应用。例如电源系统的调压、调频,发动机的转速校正和温度限制,飞机的空调、防冰以及自动驾驶仪、无线电、雷达系统中都有用磁放大器的地方。

但是,磁放大器的快速性差,与电子放大器相比,惯性时间常数比较大;尺寸较大,重量较重。随着电子技术的飞速发展,电子放大器各种性能都优于磁放大器。因此,在现代飞机上已由电子放大器取代了磁放大器。不过在一些老型飞机上磁放大器仍在应用。另外,作为一种电磁元件,也有必要对其工作原理进行一些分析和研究。

磁放大器的种类很多。按线路原理可分为普通磁放大器(也称为扼流磁放大器)、反馈磁放大器和自饱和磁放大器等。按输出特性,磁放大器又有单拍磁放大器―具有不可逆的输出特性,即不管输入信号极性如何,输出信号的极性不变;双拍磁放大器一具有可逆的输出特性,即输入信号的极性改变时,输出信号的极性也跟着改变。

可控饱和电抗器是磁放大器的基本单元。图5-1所示的是一个饱和电抗器,在由非线性铁磁材料制成的铁心上,绕制两个绕组。一个绕组是wk接入直流电源uk激磁,另一个绕组是wg接入交流电源u~激磁。

当绕组wk没有接入直流电源(即uk=0),而只有绕组wg接入了交流电源u~。这时铁心的磁状态完全由交流绕组的参数决定。绕组中的电流

ig=u-/rg2+(wlg)2σ             (a)               (5-1)

几=

式中 u-一铁心截面积(m2);

式中 u~―交流电源电压有效值(V);

Rg一交流回路的电阻(Ω);

zg―绕组wg的电感值(H);

ω―交流电源的角频率。

而线圈的电感

Lg=wg2us/l (H)            (5-2)

式中s一铁心磁通的平均路径长度(m);

l一铁心的导磁率,它等于dB/dH(H/m)。

在一般情况下,交流回路的电阻值Rg比较小,可以认为Rg<<ωLg,则在忽略Rg的情况下,交流回路的电流

lg=u-/wlg=lu-/wb2sw・1/u

在交流电源电压有效值σ~和频率ω

为确定值时,lu~/wg2Sω=c(常数),

所以

ig=c/u    (5~3)

由式(5-3)可见,当绕组wk没有通入激磁电流时,交流回路内的电流rg的大小是与铁心的导磁率u可控饱和电抗器接线图成反比的关系。

当绕组wk与直流电源仍k接通,Wg与交流电源u~接通,同时对铁心进行激磁时,铁心的导磁率u的大小是由铁心的磁感应密度的幅值Bm和直流激磁磁

场Frk两方面决定的。图5-2所示的是u=r(Hk,Bm)的曲线簇。如果铁心中的Bm为某一确定值时,u只与Hk有关。图5-3示出了它的曲线。显然,这时只要改变Wk中的电流Fk便可改变Hk,其结果是改变u值,改变Lg从而达到改变rg的目的。

交直流同时磁化铁心可以是一个铁心,但二个绕组。交流绕组,主要提供负载路,称为工作绕组,用Wg表示;直流I3m==const绕组,主要用来改变铁心磁状态的饱和程度而起控制的作用,称为控制绕组,用Wk表示。在一般情况下,工作绕组Wg的匝数较少,而控制绕组wk的匝数较多。这样,只要在直流端加上

较小的直流控制信号电压(相应有较小的电流)便可以达到改变磁状态和控制负载电流作图5-33m=常数时u=r(Hk)特性  较大改变的目的。这就是磁放大器实现控制和放大的基本工作原理。而这样的铁心线圈称为可控饱和电抗器(简称为SR),是构成各类磁放大器的基本单元。

普通磁放大器的原理,实际使用的磁放大器都是由两个可控饱和电抗器SR经过适当的连接而成的。