FONCTIONNEMENT ELEMENTAIRE
                         DES AMPLIFICATEURS MAGNETIQUES.

1.Définition générale d'un amplificateur.

Un amplificateur est  un circuit fournissant à sa sortie dans un circuit dit "utilisateur" ou "charge" (load) un signal (courant, tension) suivant aussi fidèlement que possible les variations d'un signal qui lui est appliqué. De plus, cette puissance fournie au circuit utilisateur doit être plus importante que la puissance absorbée à l'entrée de l'amplificateur.

Le rapport de la puissance de sortie à la puissance d'entrée est le gain de l'amplificateur.

Pour un amplificateur, il est également souhaitable:
 1. que les variations des signaux de sortie et d'entrée soirent simultanées ou en tout cas peu décalées (notion de temps de réponse)
2. que le circuit d'utilisation n'ait aucune influence sur le circuit alimentant l'entrée de l'amplificateur

2. Réactance saturable.

a. Principe

Un amplificateur magnétique réduit à sa plus simple expression est essentiellement constitué d'un circuit magnétique (noyau) en tôles aisément saturables portant deux enroulements..

Un des enroulements (enroulement d'utilisation) est intercalé dans un circuit comprenant une source de tension alternative et une résistance qui constitue l'utilisation de l'amplificateur. L'autre enroulement (enroulement de commande) est parcouru par un courant continu réglable qui constitue le signal d'entrée de l'amplificateur.


 
Tout courant continu traversant l'enroulement de commande sature partiellement le circuit magnétique. Ceci provoque une importante réduction du coefficient de self-induction et par conséquent de l'inductance en courant alternatif de l'enroulement d'utilisation. Il en résulte une augmentation correspondante du courant dans ce dernier.
 
On conçoit qu'en utilisant un matériau approprié pour le noyau et un grand nombre de spires à l'enroulement de commande, il soit possible d'obtenir  une forte variation du courant dans l'utilisation pour une faible variation du courant de commande. Ce dispositif est généralement qualifié de "réactance saturable".

b. Améliorations

En réalité, ce circuit simple n'est pas utilisable tel quel  car, pour obtenir un gain utilisable, il est nécessaire d'utiliser un grand nombre de spires pour l'enroulement de commande.

Comme le dispositif fonctionne d'autre part comme un transformateur (dont l'enroulement d'utilisation est le primaire et celui de commande le secondaire), il en résulte une tension alternative importante dans le circuit de commande, ce qui est impossible à admettre.

Pour améliorer les performances de la réactance saturable simple, deux montages sont utilisés:
1. le montage "transducteur"
2. le montage à "autosaturation".

1.TRANSDUCTEUR

Il est possible d'éliminer la tension alternative induite dans le circuit de commande par "effet transformateur" en utilisant deux réactances saturables raccordées de telle sorte que  les tensions induites soient en opposition de phase.

Les enroulements d'utilisation peuvent être raccordés en série ou en parallèle.

Ce montage qui fonctionne parfaitement comme amplificateur est nommé "transducteur" (transductor).



Ce terme évoque le fait que la conductance du circuit de commande est en quelque sorte "transférée" via le circuit magnétique au circuit d'utilisation puisque toute augmentation du courant de commande provoque une augmentation du courant d'utilisation. Ce terme a donc une origine similaire au terme "transistor (transfer resistor).

Il est possible d'obtenir des gains de puissance de l'ordre de quelques dizaines.
Les puissances commandées peuvent être très importantes (quelques kW et plus).
Le temps de réponse est habituellement très long (en général de deux à plusieurs périodes de la tension d'alimentation). La courbe de réponse, c'est à dire la courbe du courant alternatif dans le circuit d'utilisation en fonction du courant de commande est symétrique.

MONTAGE A AUTOSATURATION.

a. Principe

Le transducteur est un amplificateur magnétique mais ce terme  désigne le plus souvent les montages à gain élevé obtenus par "autosaturation".

Le plus simple de ces montages s'obtient en intercalant une diode en série dans le circuit d'utilisation d'une réactance saturable.


Comme la diode n'autorise le passage du courant que dans un seul sens, le circuit d'utilisation est traversé par des impulsions de courant unidirectionnelles.

La composante moyenne de ces impulsions  provoque la saturation complète du circuit magnétique en l'absence du courant de commande, d'où la dénomination de montage à "autosaturation"(self-saturating magnetic amplifier).
 
Dans ces conditions, une variation du courant de commande  provoque la "désaturation" partielle du circuit magnétique et provoque une très importante variation de courant pusé traversant l'utilisation. La courbe de réponse n'est pas syméytrique. Seul un courant de commande circulant dans un sens  peut faire varier le courant dans l'utilisation.
   


La partie utilisable de la caractéristique est assez étroite, mais le gain est fort important dans cette région.

b. Montage à une réactance.

L'effet de transformateur est toujours présent mais peut être atténué en réduisant le nombre de spires de l'enroulement de commande, cette réduction étant largement compensée par la forte amplification en courant.

c. Montage à plusieurs réactances.

Les amplificateurs magnétiques réalisés en pratique comprennent plusieurs réactances raccordées de façon à obtenir soit des courants unidirectionnels soit des courants alternatifs.

Dans certains cas l'on peut obtenir des temps de réponse fort courts de 1/ à 2 périodes.




Dans d'autres cas, l'on supprime l'effet "transformateur" en raccordant les enroulements de commande comme dans le transducteur. Malheureusement, dans ce cas, les interactions entre réactances provoquent une forte augmentation du temps de réponse.

Le gains de ces amplificateurs dépende de façon extrêmement pointue du matériau magnétique (cycle d'hystérésis à flancs très raides et de faible largeur). Il s'agit de noyaux en tôles enroulées (pas d'entrefer) logés dans des enveloppes protectices remplies de graisse pour éviter les chocs qui dégradent le courbe d'hystérésis.

Ce type d'amplificateur fut utilisé avec succès il y a 50 ans dans la marine et l'aviation.

               
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