磁気増幅器の動作原理と応用

磁気増幅器の動作原理と応用

私たちの日常生活の中で、私たちはテレビ、コンピューター、CDプレーヤー、その他多くのデバイスに出くわし、スピーカーが音声で番組、映画、音楽、ニュースなどを視聴するための音声を生成します。これらのデバイスのサウンドは、リスナーの要件に応じて良好な可聴サウンドを実現するために変更できます。この音は、電子機器、つまりアンプを使用して増減できます。

アンプとは?

信号波形の振幅は、増幅器と呼ばれる電子デバイスを使用して増やすことができます。からエネルギーを消費することによって 電源 電子増幅器は、信号のパワーを増加させて、同じ入力信号を示す出力波形の形状を制御しますが、出力信号は入力に比べて振幅が大きくなります。アンプの一般的な記号を下図に示します。




アンプのシンボル

アンプのシンボル



波形の振幅が増幅(変更または増加)されるにつれて、この増幅プロセスを実行するこれらの電子デバイスは増幅器と呼ばれます。アンプの分類は、信号のサイズ、回路構成、動作などのさまざまな基準に基づいて行われました。電圧アンプを含むさまざまなタイプのアンプがあります。 オペアンプ 、電流増幅器、電力増幅器、 RC結合アンプ 、真空管アンプ、磁気アンプなど。

磁気増幅器

コア原理と特定の磁気飽和を利用する電気信号の増幅に使用される電磁装置 変圧器のクラス コアの非線形特性は磁気増幅器と呼ばれます。 1885年初頭に発明され、主に劇場の照明に使用され、基本設計の飽和リアクトルで設計されているため、電気機械の可飽和リアクトルとして使用できます。



磁気増幅器

磁気増幅器

上の図では、アンプは制御巻線とAC巻線の2つのコアで構成されています。巻線を制御するために供給される小さなDC電流を使用することにより、AC巻線の大量のAC電流を制御することができ、その結果、電流が増幅されます。

制御巻線で発生する高磁束のAC電流をキャンセルするために、2つのコアが逆位相で接続されています。磁気増幅器は、変換、乗算、位相シフト、変調、拡大、反転、パルス生成などに使用できます。これは、次のように誘導要素を使用する制御バルブの1つのタイプと簡単に呼ぶことができます。 コントロールスイッチ




磁気増幅器理論

この記事の前半で、DC電源、磁気コア(巻線付き)、AC電源などの主要部品で構成される可飽和リアクトルの設計に基づいて設計されていることを確認しました。可飽和リアクトルは、コアの飽和度を変えることによって原理的に動作し、磁気コアに巻かれたコイルを流れる電流を変えることができます。磁気コアを飽和させることにより、電流を増加させることができ、磁気コアを不飽和化することにより、負荷への電流を減少させることができる。

1947年から1957年の10年間、主に低周波アプリケーションに使用されました。 電力制御アプリケーション 。しかし、トランジスタベースの増幅器の確立後、これらは大幅に使用されるようになりますが、それでもこれらは、いくつかの非常に要求が高く、信頼性の高い目的のアプリケーションのためにトランジスタと組み合わせて使用​​されます。

磁気増幅器回路の原理

これらは、半波磁気増幅器と全波磁気増幅器の2つのタイプに分けられます。

半波磁気増幅器

制御巻線にDC電源が供給されると、鉄心に磁束が発生します。この発生磁束が増加すると、出力巻線のインピーダンスが低下し、AC電源から出力巻線と負荷を流れる電流が増加します。ここでは、AC電源の半サイクルのみを使用するため、半波回路と呼ばれます。

半波磁気増幅器

半波磁気増幅器

車が保持できる最大磁束を持っているコア飽和点では、磁束が最大であるため、出力巻線のインピーダンスは非常に低くなり、負荷に非常に大きな電流が流れます。

同様に、制御巻線を流れる電流がゼロの場合、出力巻線のインピーダンスは非常に高くなり、負荷または出力巻線に電流が流れなくなります。

したがって、上記の説明から、制御巻線を介して電流を制御することにより、出力巻線のインピーダンスを制御して、負荷を流れる電流を連続的に変化させることができると言えます。

上図に示すように、出力巻線には整流器として機能するダイオードが接続されており、制御巻線の磁束を相殺することからAC電源の極性を絶えず反転させるために使用されます。

キャンセルを回避するために、二次側を流れる電流の方向を変えて、制御巻線と出力巻線によって生成された2つの磁束を互いに補強することができます。

全波磁気増幅器

上記とほぼ同じです 半波増幅回路 、ただし、AC電源の両方の半サイクルを利用するため、全波回路と呼ばれます。出力巻線の2つの半分が巻かれているため、中央の脚でこれら2つの半分によって生成される磁束の方向は、制御巻線の磁束の方向と同じです。

全波磁気増幅器

全波磁気増幅器

いいえ、制御電圧が供給されている場合でも、磁気コアに磁束が存在するため、出力巻線のインピーダンスが最大値に達することはなく、負荷を流れる電流が最小値に達することはありません。アンプの動作はバイアス巻線を使用して制御できます。真空管アンプの場合、その特性曲線の特定の部分を真空管で操作できます。

磁気増幅器の多くは、出力回路電流をタップしてフィードバック制御電流として与えるために使用される追加の制御巻線を備えています。したがって、この巻線はフィードバックを与えるために使用されます。

磁気増幅器の応用

磁気増幅器の応用

磁気増幅器の応用

  • これらは通常、 無線通信 高周波オルタネーターの回路を切り替えるため。
  • アレキサンダーソンオルタネーターの速度調整に使用できます。
  • 小型アンプは、インジケータの調整、小型モーターの速度の制御に使用できます。 バッテリー充電器
  • 電源のスイッチングコンポーネントとして使用されます(スイッチモード電源の場合)
  • ホール効果電流変換器の前は、車輪の滑りを検出するために機関車はこれらの増幅器を使用していました。
  • これらは、高電圧に直接接続せずに高DC電圧を測定するためのHVDCにあります。
  • これらのアンプの利点により、小電流を使用して大電流を制御するため、舞台照明などの照明回路に使用されます。
  • アーク溶接機で使用できます。
  • 1950年代のメインフレームコンピュータでは、スイッチング要素として使用されていました。
  • 1960年代には、これらは通常、 発電システム

技術の進歩により、これらのアンプの使用量は大幅に減少しましたが、それでもこれらはいくつかの特別なアプリケーションで使用されています。 電子プロジェクトキット 。特にこれらのタイプのアンプがまだ使用されているアンプのアプリケーションを知っていますか?次に、以下にコメントしてアイデアを投稿してください。

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