磁性觸發(fā)器簡單工作原理

磁放大器是一種靜止的磁性放大器，它的工作原理是基于套在鐵芯上的工作繞組線圈阻抗在鐵芯飽和時(shí)將大大下降。

磁放大器的鐵芯是高導(dǎo)磁率的磁性材料所制成。當(dāng)磁路中的磁場強(qiáng)度(安匝/厘米)有微小的變化時(shí)，鐵芯磁通密度(高斯)就可以達(dá)到飽和磁通密度(+BS或-BS)，而在磁場強(qiáng)度H為零的附近(+BS與-BS之間)近似為直線變化。

當(dāng)磁放大器工作繞組接通交流電源時(shí)，如果將二極管短路，交流電壓加在繞組兩端，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，磁通的變化將在繞組內(nèi)感應(yīng)一交變電勢uG,其相位與外加電壓反相(差180°)。由變壓器原理可知，正弦波感應(yīng)電勢在相位上滯后磁通90°。所以，交變磁密B~在相位上滯后外加電壓90°。交變磁密B~的最大磁密Bm一般取0.9BS~0.95BS,以保證在交流單獨(dú)作用時(shí)，即在直流控制繞組電流為零時(shí)，鐵芯不飽和，工作繞組有較大地電感L。

L=ω.△φ/△i,為一常量。

因而其電抗XL=ω.L=2πfL較大，則在負(fù)載RZ內(nèi)沒有電流流過，

IZ=u/√RZ+XL≈u/XL≈0,

這是工作繞組的空載狀態(tài)。交變磁密的一個(gè)周期變化，相當(dāng)于在磁化曲線+Bm→0→-Bm→0→+Bm直線區(qū)間的變化

如果再在直流控制繞組中通入直流電流，則在鐵芯中又出現(xiàn)一直流磁密B0,這便是交直流同時(shí)磁化的狀態(tài)，其合成磁密B

B=B0+B~=B0+Bmcosωt,

即直流的控制作用相當(dāng)于把交變的B~抬高了B0,這就可能使合成磁密B從某一瞬間起達(dá)到飽和磁密BS,例如在圖3中的t1瞬間。鐵芯飽和后，即使交流工作繞組電流仍有△i變化，而這時(shí)的磁密B=BS是不變的，也就是.△φ≈0,使繞組的電抗降到接近等于零。

L=ω.△φ/△i=ω.0/△i≈0,

這時(shí)外加電壓全部加在負(fù)載上，工作繞組內(nèi)有較大地電流i=u/RZ,相當(dāng)于工作在短路狀態(tài)。與磁密開始進(jìn)入飽和區(qū)的瞬間相對(duì)應(yīng)的相位角稱為飽和角α，它與可控硅的觸發(fā)角相似，即磁放大器是工作在開關(guān)放大狀態(tài)。當(dāng)控制繞組直流電流增大時(shí)，B0就增大，則合成磁密B將會(huì)提前進(jìn)入飽和區(qū)，也就是飽和角前移(α角減小)。因此，改變控制繞組直流電流的大小就可以前后移動(dòng)飽和角α，形成移相控制的原理。合成磁密B的波在t1瞬間進(jìn)入飽和區(qū)，相應(yīng)的飽和角為α，而當(dāng)電壓正半周過零時(shí)，磁密B已離開飽和區(qū)，工作繞組的感抗變得較大，電流降到零，相當(dāng)于開關(guān)的斷開。所以在負(fù)載RZ上的波形uZ是脈動(dòng)的直流電壓，是交流電源電壓的對(duì)應(yīng)部分。

如果把負(fù)載RZ上的電壓uZ作用到可控硅的控制極回路，那么在鐵芯開始飽和點(diǎn)出現(xiàn)在負(fù)載兩端的電壓uZ將去觸發(fā)可控硅。實(shí)際的磁放大器具有多個(gè)直流控制繞組，觸發(fā)角決定于控制繞組中電流安匝的代數(shù)和，即凈安匝。

為了使磁放大器在交流電源的正負(fù)兩個(gè)半周都有輸出，并且在交流輸出時(shí)消除交流工作繞組對(duì)直流控制繞組的影響，因而采用了雙鐵芯的雙工作繞組的結(jié)構(gòu)。圖中負(fù)載是可控硅控制極回路和100Ω電阻并聯(lián)后的等效電阻。磁放大器工作在直流輸出狀態(tài)。在電源電壓u的正半周時(shí)，鐵芯Ⅰ工作(增磁)，回路電流方向用"→"表示;在電源電壓u的負(fù)半周時(shí)，鐵芯Ⅱ工作，回路電流方向用"--→"表示。而在負(fù)載電阻上，也就是可控硅控制極回路的電流是方向不變的直流。

這一電路的特點(diǎn)是:兩個(gè)工作繞組各在不同的半個(gè)周期內(nèi)工作，工作繞組電流，即送到可控硅控制極的電流iG1及iG2,具有"正反饋"作用。這是因?yàn)閕G1及iG2的直流成分IG1和IG2分別產(chǎn)生與控制給定繞組電流iR所產(chǎn)生的磁密B0方向相同的反饋磁密，使鐵芯容易進(jìn)入飽和區(qū)，因而所需的控制電流較小，即提高了磁放大器的電流放大倍數(shù)。

全波內(nèi)反饋磁放大器提高放大倍數(shù)的情況可以用圖5的工作特性來說明。磁放大器的電流放大倍數(shù)用輸入的變化量△iR與引起輸出的變化量△IG二者之比來表示，即:

KA=△IG/△iR

內(nèi)反饋的變化量△IG較大，而無反饋的△IG很小，可近似等于零。

在工作特性的左側(cè)區(qū)域，內(nèi)反饋的特性反而比無內(nèi)反饋的低了，這是因?yàn)檩^大的反方向給定電流使負(fù)載電流的反饋?zhàn)饔棉D(zhuǎn)變成"負(fù)反饋"所致。

內(nèi)反饋磁放大器在給定電流為零時(shí)仍然有輸出，這就失去了通常習(xí)慣上的放大器零點(diǎn)。為了得到零點(diǎn)，可用另外一個(gè)控制繞組作為偏移繞組，WB給它通入一個(gè)固定偏移電流，其極性與給定的極性相反，而電流的大小要?jiǎng)偤冒呀o定為零時(shí)的工作繞組的內(nèi)反饋安匝數(shù)抵消掉，使iR=0時(shí)IG=I0≈0，這樣便得到了零點(diǎn)。

觸發(fā)器的外殼用薄鋼板彎制。磁放大器、脈沖變壓器、半導(dǎo)體器件及印刷電路板，用QD-231硅橡膠密封，再置于外殼內(nèi)。接線座在上部便于接線。揭開銘牌，可調(diào)節(jié)電位器。