Магнитными усилителями принято называть усилители мощности тока и напряжения в электрических цепях переменного тока.
Магнитные усилители, основным элементом которых являются катушки с магнитопроводами, отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, постоянной готовностью к работе, высоким коэффициентом полезного действия и практически неограниченным сроком службы. Поэтому они находят широкое применение в автоматических устройствах в качестве усилителей мощности, а также линейных и нелинейных преобразователей сигналов. Кроме того, в цепях управления магнитных усилителей сравнительно легко осуществляется суммирование большого количества сигналов.
Магнитный усилитель может работать при изменении сопротивления цепи управления в широком диапазоне. Вместе с тем значение сопротивления четным гармоникам тока в цепи управления, которые непременно возникают при подмагничивании магнитопровода постоянным током Iуправ, существенно влияет на процессы в усилителе и форму тока в рабочей цепи. В зависимости от сопротивления токам четных гармоник возможны два режима работы магнитных усилителей. В случае малого сопротивления, когда токи четных гармоник проходят свободно и практически не создают падений напряжения в цепи управления, имеет место режим свободного намагничивания. В режиме свободного намагничивания обеспечивается наибольшееусиление мощности.
Сопротивление цепи управления Rу достаточно малым, а усилитель работающим в режиме, близком к режиму свободного намагничивания, если выполняется условие
(1)
Для рабочей цепи магнитного усилителя отметить следующее уравнение
(2)
причем
(3)
Для цепи управления в установившемся режиме в общем случае должно выполняться уравнение:
(4)
где Uуправ – напряжение цепи управления;
— 
- ток цепи управления; содержащей постоянную составляющую
— 
— и четные гармоники 
поскольку в установившемся режиме индукция в обоих магнитопроводах изменяется с одинаковой скоростью, (2) принимает вид,
(5)
Основные их особенности определяются необходимостью применения постоянной составляющей тока в этой управляющей обмотке, возможной из-за различия моментов времени включения тиристоров и диодов в положительном и отрицательном полупериодах и обеспечением цепи.
Равенство моментов времени (углов α) включения тиристоров (рис.1) обеспечивается основным фронтом импульсов управляющих токов. Открытое состояние тиристора после перехода мгновенных значений анодного напряжения через нуль в течение четверти периода, необходимое для прохождения тока подмагничивания, достигается длительностью прямоугольного импульса управляющего тока,
(6)
Формирование импульсов осуществляется R; L; C-цепями. Формированию способствуют создание режима свободного намагничивания магнитного усилителя путем соединения (для четных гармоник) конденсатором Сб одной из обмоток М. У. Кроме того предусматривается выравнивание углов включения тиристоров переменными резисторами R1; R2.
Для активной нагрузки схемы устройства, показанного на рис.1, имеем следующее уравнение:
(7)
(8)
(9)
(10)
Отсюда, где
uвх- входная напряжения гармоники,
ФА,ФВ- магнитные потоки в сердечниках МУ;
К1,К3-коэффициенты аппроксимирующей функции;
i1, iн- ток первичной, вторичной обмотки;
i0- ток подмагничивания;
Rн- параметры активной нагрузки;
W1;W2;W0 — число витков первичных, вторичных обмоток и обмотки подмагничивания.
Вводя базисные величины и приведя их к безразмерному виду, после некоторых математических преобразований, используя метод гармонического баланса, получим уравнение, которое имеет следующее решение:
(11)
Рис 1. Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя
Приведенный на рис.1 стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя состоит в следующем:
А, В — магнитный усилитель;
Т1;Т2 — тиристоры;
Д1;Д2 — диоды;
С — конденсатор;
Rупр — активное сопротивление для управляющих обмоток;
Rнаг — активная нагрузка.
где, базисные имеем;
, 
Задаваясь значением δ для различных 
построим характеристику 
для различных токов подмагничивания, после некоторых математических преобразований строим зависимость 
, необходимую для стабилизации выходного напряжения.
Таким образом, необходимый ток подмагничивания обмотки управления можно получить стабилизацией напряжения на базе магнитного усилителя.
Существующие стабилизаторы напряжения на базе магнитного усилителя с цепью управления с применением следующие:
постоянный магнит;
автономный источник питания фильтр постоянного тока.
электроферрорезонансный контур через диодный мост.
В цепи управления магнитного усилителя с применением электромагнитно-тиристорного контура нагрузочный режим стабилизатора напряжения приводить в следующие преимущественные технические показатели:
– уменьшение весо-габаритных показателей устройств около 30 %
– простота схема соединения в цепью управления магнитного усилителя;
–широкий диапазон регулирования подмагничивания, он автоматически управляется.
Литература:
- Филиппов Е. Нелинейная электротехника. — М: Энергия 1978.496 стр.
- Хьюз В. Нелинейные электрические цепи. М: энергия 1977.336 стр.
- Хояси Т. Вынужденные колебания в нелинейных системах. М: 1957. 207 стр.
- Дорогунцев В. Г., Овчаренко Н. И. Элементы автоматических устройств энергосистем М. «Энергия» 1979.
- Кадыров Т. М., Алимов Х. А., Файзиев М. М. Установившийся режим ферромагнитного удвоителя частоты.Узбекский журнал «Проблемы информатики и энергетики» 1997. № 3 стр. 29–33
