MC10173L磁放大器的磁路內同時存在著直流電和交流電激磁,它可用來對功率較大的(相對于控制功率而言)直流或交流電進行控制,即具有放大作用。由于這一電氣元件是靜止不動的,所以屬于靜止型電磁電器。

磁放大器無轉動或運動部分,不怕振動,不受溫度影響,抗干擾能力強,工作可靠性極高;不會對無線電產生干擾以及過載能力強,壽命長;輸入回路與輸出回路沒有直接的電的聯系,可以綜合多個控制信號,使它們僅以磁的方式相加,而又能保持各信號在電氣方面相互隔離。利用磁放大器的這些優點,使它在飛機上曾得到了廣泛的應用。例如電源系統的調壓、調頻,發動機的轉速校正和溫度限制,飛機的空調、防冰以及自動駕駛儀、無線電、雷達系統中都有用磁放大器的地方。

但是,磁放大器的快速性差,與電子放大器相比,慣性時間常數比較大;尺寸較大,重量較重。隨著電子技術的飛速發展,電子放大器各種性能都優于磁放大器。因此,在現代飛機上已由電子放大器取代了磁放大器。不過在一些老型飛機上磁放大器仍在應用。另外,作為一種電磁元件,也有必要對其工作原理進行一些分析和研究。

磁放大器的種類很多。按線路原理可分為普通磁放大器(也稱為扼流磁放大器)、反饋磁放大器和自飽和磁放大器等。按輸出特性,磁放大器又有單拍磁放大器―具有不可逆的輸出特性,即不管輸入信號極性如何,輸出信號的極性不變;雙拍磁放大器一具有可逆的輸出特性,即輸入信號的極性改變時,輸出信號的極性也跟著改變。

可控飽和電抗器是磁放大器的基本單元。圖5-1所示的是一個飽和電抗器,在由非線性鐵磁材料制成的鐵心上,繞制兩個繞組。一個繞組是wk接入直流電源uk激磁,另一個繞組是wg接入交流電源u~激磁。

當繞組wk沒有接入直流電源(即uk=0),而只有繞組wg接入了交流電源u~。這時鐵心的磁狀態完全由交流繞組的參數決定。繞組中的電流

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

幾=

式中 u-一鐵心截面積(m2);

式中 u~―交流電源電壓有效值(V);

Rg一交流回路的電阻(Ω);

zg―繞組wg的電感值(H);

ω―交流電源的角頻率。

而線圈的電感

Lg=wg2us/l (H)            (5-2)

式中s一鐵心磁通的平均路徑長度(m);

l一鐵心的導磁率,它等于dB/dH(H/m)。

在一般情況下,交流回路的電阻值Rg比較小,可以認為Rg<<ωLg,則在忽略Rg的情況下,交流回路的電流

lg=u-/wlg=lu-/wb2sw・1/u

在交流電源電壓有效值σ~和頻率ω

為確定值時,lu~/wg2Sω=c(常數),

所以

ig=c/u    (5~3)

由式(5-3)可見,當繞組wk沒有通入激磁電流時,交流回路內的電流rg的大小是與鐵心的導磁率u可控飽和電抗器接線圖成反比的關系。

當繞組wk與直流電源仍k接通,Wg與交流電源u~接通,同時對鐵心進行激磁時,鐵心的導磁率u的大小是由鐵心的磁感應密度的幅值Bm和直流激磁磁

場Frk兩方面決定的。圖5-2所示的是u=r(Hk,Bm)的曲線簇。如果鐵心中的Bm為某一確定值時,u只與Hk有關。圖5-3示出了它的曲線。顯然,這時只要改變Wk中的電流Fk便可改變Hk,其結果是改變u值,改變Lg從而達到改變rg的目的。

交直流同時磁化鐵心可以是一個鐵心,但二個繞組。交流繞組,主要提供負載路,稱為工作繞組,用Wg表示;直流I3m==const繞組,主要用來改變鐵心磁狀態的飽和程度而起控制的作用,稱為控制繞組,用Wk表示。在一般情況下,工作繞組Wg的匝數較少,而控制繞組wk的匝數較多。這樣,只要在直流端加上

較小的直流控制信號電壓(相應有較小的電流)便可以達到改變磁狀態和控制負載電流作圖5-33m=常數時u=r(Hk)特性  較大改變的目的。這就是磁放大器實現控制和放大的基本工作原理。而這樣的鐵心線圈稱為可控飽和電抗器(簡稱為SR),是構成各類磁放大器的基本單元。

普通磁放大器的原理,實際使用的磁放大器都是由兩個可控飽和電抗器SR經過適當的連接而成的。