Магнітні підсилювачі

Робота магнітних підсилювачів заснована на використанні властивостей феромагнітних матеріалів. Нагадаємо ці властивості, відомі з курсу фізики. Якщо по обмотці, розташованій на осерді з феромагнітного матеріалу, протікає електричний струм, то в осерді виникає магнітне поле. Це магнітне поле в осерді характеризується напруженістю Н і магнітною індукцією В. Напруженість магнітного поля Н створюється струмом, що проходить по обмотці, та вимірюється в амперах на метр (А/м). Магнітна індукція В збільшується при зростанні напруженості Н і вимірюється в теслах (Тл). Крива, яка характеризує залежність магнітної індукції В від напруженості магнітного поля Н, називається кривою намагнічування феромагнітного матеріалу (рис. 2.1.1).

Починаючи з деякого значення напруженості магнітного поля, подальше її збільшення практично не призводить до зміни магнітної індукції. В цьому випадку визначають, що магнітний матеріал досяг стану насичення. Максимальна індукція в осерді називається індукцією насичення ВS; напруженість поля при цьому дорівнює НS.

Якщо далі зменшувати напруженість поля, то зміна магнітної індукції відбувається за новою кривою (крива 2). Індукція при цьому зменшується повільніше, ніж вона зростала при збільшенні Н від 0 до НS (крива 1). При зменшенні напруженості магнітного поля до нуля (тобто за відсутності струму в обмотці) індукція в осерді зберігає значення Вr, яке називається залишковою індукцією. При збільшенні напруженості магнітного поля в зворотному напрямку (тобто при зміні напрямку струму в обмотці) індукція зменшується до нуля при напруженості – НС, яка носить назву коерцитивної сили. Далі при значенні напруженості – Hs осердя знову насичується, індукція в ньому буде дорівнювати -Bs. Тепер при зміні напруженості від -Hs до +Hs зміна індукції відбувається за кривою 3. Таким чином, зміна індукції в залежності від напруженості поля відбувається за графіком, який має вигляд петлі, що називається петлею гістерезису. Як бачимо, залежність В(Н) має явно виражений нелінійний характер.

В залежності від ширини петлі гістерезису розрізняють магнітно-м’які та магнітно-тверді матеріали. Матеріали з широкою петлею гістерезису називаються магнітно-твердими, зазвичай, вони використовуються для постійних магнітів. Матеріали з вузькою петлею гістерезису називаються магнітно-м’якими і вони використовуються для осердь магнітних підсилювачів та інших електромагнітних приладів: реле, трансформаторів, електричних машин. Для пояснення принципу дії магнітного підсилювача можна знехтувати петлею гістерезису і вважати, що зміна магнітної індукції в залежності від напруженості відбувається по середній (основній) кривій намагнічування.