Principios de funcionamiento y aplicaciones de los amplificadores magnéticos

En nuestra vida cotidiana, nos encontramos con televisores, ordenadores, reproductores de CD y muchos otros aparatos equipados con altavoces que producen sonido para ver programas, películas, escuchar música, noticias, etc. El sonido de estos aparatos puede modificarse para obtener un buen sonido audible según las necesidades del oyente. Este sonido se puede aumentar o disminuir mediante un dispositivo electrónico, el amplificador.

¿Qué es un amplificador?

La amplitud de la forma de onda de una señal puede aumentarse mediante un dispositivo electrónico llamado amplificador. Al consumir energía de una fuente de alimentación, un amplificador electrónico aumenta la potencia de una señal para controlar la forma de onda de salida, que indica la misma señal de entrada pero la señal de salida tendrá una amplitud mayor que la de entrada. El símbolo general de un amplificador se muestra en la siguiente figura.

Como la amplitud de la forma de onda se amplifica (se modifica o aumenta), los dispositivos electrónicos que realizan este proceso de amplificación se llaman amplificadores. La clasificación de los amplificadores se basa en varios criterios, como el tamaño de la señal, la configuración del circuito, el funcionamiento, etc. Hay diferentes tipos de amplificadores, como los amplificadores de tensión, los amplificadores operacionales, los amplificadores de corriente, los amplificadores de potencia, los amplificadores acoplados a RC, los amplificadores de válvulas, los amplificadores magnéticos, etc.

Amplificador magnético

El dispositivo electromagnético utilizado para la amplificación de las señales eléctricas utilizando el principio de saturación magnética del núcleo y ciertas propiedades no lineales del núcleo del transformador se llama amplificador magnético. Se inventó a principios de 1885 y se utiliza principalmente para la iluminación de los teatros; se diseñó con un reactor saturable básico y, por tanto, puede utilizarse como reactor saturable en la maquinaria eléctrica.

En la figura anterior, el amplificador consta de dos núcleos con un devanado de control y otro de CA. Utilizando una pequeña corriente continua suministrada al devanado de control, es posible controlar la gran cantidad de corriente alterna en los devanados de CA y lograr la amplificación de la corriente.

Se conectan dos núcleos en fase opuesta para anular la corriente alterna generada por el alto flujo en los devanados de control. El amplificador magnético puede utilizarse para convertir, multiplicar, desfasar, modular, ampliar, invertir, generar pulsos, etc. Puede definirse simplemente como un tipo de válvula de control que utiliza un elemento inductivo como interruptor de control.

Teoría del amplificador magnético

En este artículo, vimos que se diseñó basándose en el diseño del reactor saturable, que consta de partes principales como la fuente de corriente continua, el núcleo magnético (con bobinas) y la fuente de corriente alterna. El reactor saturable funciona según el principio de que, variando la saturación del núcleo, se puede variar el flujo de corriente a través de una bobina enrollada en un núcleo magnético. La saturación del núcleo magnético puede aumentar la corriente hacia la carga y la desaturación del núcleo magnético puede disminuir la corriente hacia la carga.

En el periodo comprendido entre 1947 y 1957, el generador de impulsos se utilizó principalmente para aplicaciones de baja frecuencia y control de potencia. Sin embargo, tras la aparición de los amplificadores de transistores, su uso ha disminuido en gran medida, pero todavía se utilizan en combinación con transistores para algunas aplicaciones extremadamente exigentes y de alta fiabilidad.

Principios de los circuitos amplificadores magnéticos

Se dividen en dos tipos: amplificadores magnéticos de media onda y de onda completa.

Amplificador magnético de media onda

Cuando se suministra corriente continua al devanado de control, se genera un flujo magnético en el núcleo de hierro. A medida que aumenta el flujo magnético generado, la impedancia del devanado de salida disminuye y la corriente que fluye desde la alimentación de CA a través del devanado de salida y la carga aumenta. En este caso, sólo se utiliza medio ciclo de corriente alterna; por eso se denomina circuito de media onda.

En el punto de saturación del núcleo, en el que la máquina tiene el máximo flujo que puede mantener, porque el flujo es máximo, la impedancia del devanado de salida será muy baja y el flujo de corriente a través de la carga será muy alto.

Del mismo modo, si la corriente que pasa por el devanado de control es nula, la impedancia del devanado de salida será muy alta y la corriente no pasará por la carga ni por el devanado de salida.

Por lo tanto, a partir de las afirmaciones anteriores podemos decir que, controlando la corriente a través del devanado de control, es posible controlar la impedancia del devanado de salida para que la corriente a través de la carga pueda variar continuamente.

Conectado al devanado de salida, como se muestra en la figura anterior, hay un diodo que actúa como rectificador, que se utiliza para invertir constantemente la polaridad de la corriente alterna y anular el flujo del devanado de control.

Para evitar la cancelación y la dirección del flujo de corriente a través del devanado secundario se puede variar para reforzar los dos flujos creados por el devanado de control y el de salida.

Amplificador magnético de onda completa

Es casi similar al circuito amplificador de media onda anterior, pero utiliza las dos mitades de la corriente alterna, por lo que se llama circuito de onda completa. Debido al bobinado de las dos mitades del devanado de salida, la dirección del flujo magnético creado por estas dos mitades en el tramo central es igual a la dirección del flujo del devanado de control.

Aunque no se suministre tensión de control, habrá algo de flujo en el núcleo magnético, por lo que la impedancia del devanado de salida nunca alcanzará su valor máximo y la corriente a través de la carga nunca alcanzará su valor mínimo. El funcionamiento del amplificador se puede controlar mediante el bobinado de polarización. En el caso de los amplificadores de tubo de vacío, una parte de su curva característica puede ser controlada por el tubo.

Muchos amplificadores magnéticos tienen un devanado de control adicional que se utiliza para regular la corriente del circuito de salida y proporcionarla como corriente de control de retroalimentación. Este bobinado se utiliza luego para proporcionar información.

Aplicaciones del amplificador magnético

• Se suelen utilizar en las comunicaciones por radio para conmutar los circuitos de alta frecuencia del alternador.
• Puede utilizarse para regular la velocidad de los alternadores Alexanderson.
• Los pequeños amplificadores pueden utilizarse para afinar indicadores, controlar la velocidad de pequeños motores, cargadores de baterías.
• Se utiliza como componente de conmutación en las fuentes de alimentación conmutadas
• Antes de los transductores de corriente de efecto Hall, las locomotoras utilizaban estos amplificadores para detectar el deslizamiento de las ruedas.
• Estos amplificadores se utilizan en HVDC para medir altas tensiones continuas sin conexión directa a las altas tensiones.
• Debido a la ventaja de estos amplificadores, que controlan altas corrientes utilizando bajas corrientes, se utilizan para circuitos de iluminación, por ejemplo, para la iluminación de escenarios.
• Pueden utilizarse en soldadoras de arco.
• En los ordenadores centrales de los años 50 se utiliza como elemento de conmutación.
• En los años 60 se utiliza en sistemas de generación de energía.

El avance de la tecnología ha reducido el uso de estos amplificadores en mayor medida, pero todavía se utilizan en algunas aplicaciones especiales y en kits para proyectos electrónicos. ¿Conoces alguna aplicación de amplificación en particular en la que se sigan utilizando estos tipos de amplificadores? Entonces, publica tus ideas comentando a continuación.

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