चुंबकीय प्रवर्धक

चुंबकीय एम्पलीफायर (बोलचाल की भाषा में एक मैग amp के रूप में जाना जाता है) विद्युत संकेतों को बढ़ाने के लिए एक विद्युत चुंबकत्व उपकरण है। चुंबकीय एम्पलीफायर का आविष्कार 20वीं शताब्दी के प्रारंभ में हुआ था, और इसे वेक्यूम - ट्यूब एम्पलीफायरों के विकल्प के रूप में इस्तेमाल किया गया था जहां मजबूती और उच्च वर्तमान क्षमता की आवश्यकता थी। द्वितीय विश्व युद्ध के जर्मनी ने इस प्रकार के प्रवर्धक को सिद्ध किया, और इसका उपयोग वी -2 रॉकेट में किया गया। 1947 से लगभग 1957 तक बिजली नियंत्रण और कम आवृत्ति सिग्नल अनुप्रयोगों में चुंबकीय एम्पलीफायर सबसे प्रमुख था, जब ट्रांजिस्टर ने इसे बदलना शुरू किया।^[1] कुछ महत्वपूर्ण सुरक्षा, उच्च-विश्वसनीयता या अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों को छोड़कर, चुंबकीय एम्पलीफायर को अब ट्रांजिस्टर-आधारित एम्पलीफायर द्वारा काफी हद तक हटा दिया गया है। ट्रांजिस्टर और मैग-एम्प तकनीक के संयोजन अभी भी उपयोग किए जाते हैं।

संचालन का सिद्धांत

एक संतृप्त रिएक्टर, एक चुंबकीय एम्पलीफायर के सिद्धांत को दर्शाता है

दृष्टिगत रूप से एक मैग एम्प डिवाइस एक ट्रांसफॉर्मर के समान हो सकता है, लेकिन ऑपरेटिंग सिद्धांत ट्रांसफॉर्मर से काफी अलग है - अनिवार्य रूप से मैग एम्प एक संतृप्त रिएक्टर है। यह कोर के संतृप्ति (चुंबकीय) का उपयोग करता है, ट्रांसफार्मर कोर के एक निश्चित वर्ग की एक गैर-रैखिक संपत्ति। नियंत्रित संतृप्ति विशेषताओं के लिए, चुंबकीय एम्पलीफायर कोर सामग्रियों को नियोजित करता है जिन्हें एक विशिष्ट हिस्टैरिसीस # चुंबकीय हिस्टैरिसीस के लिए डिज़ाइन किया गया है। सामान्य ट्रांसफार्मर।

ठेठ चुंबकीय एम्पलीफायर में दो शारीरिक रूप से अलग लेकिन समान ट्रांसफार्मर चुंबकीय कोर होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो वाइंडिंग होते हैं: एक नियंत्रण वाइंडिंग और एक एसी वाइंडिंग। एक अन्य सामान्य डिजाइन में एक कंट्रोल वाइंडिंग और दो एसी वाइंडिंग के साथ नंबर 8 की तरह सिंगल कोर आकार का उपयोग किया गया है जैसा कि ऊपर की तस्वीर में दिखाया गया है। कम-प्रतिबाधा स्रोत से एक छोटा डीसी करंट कंट्रोल वाइंडिंग में फीड किया जाता है। AC वाइंडिंग्स को या तो श्रृंखला में या समानांतर में जोड़ा जा सकता है, कॉन्फ़िगरेशन के परिणामस्वरूप विभिन्न प्रकार के मैग एम्प्स होते हैं। कंट्रोल वाइंडिंग में फीड किए गए कंट्रोल करंट की मात्रा एसी वाइंडिंग वेवफॉर्म में उस बिंदु को सेट करती है जिस पर या तो कोर संतृप्त होगा। संतृप्ति में, संतृप्त कोर पर एसी घुमावदार उच्च-प्रतिबाधा स्थिति (बंद) से बहुत कम-प्रतिबाधा स्थिति (चालू) में जाएगी - यानी, नियंत्रण वर्तमान उस बिंदु को नियंत्रित करता है जिस पर मैग amp स्विच चालू होता है।

कंट्रोल वाइंडिंग पर एक अपेक्षाकृत छोटा डीसी करंट एसी वाइंडिंग पर बड़े एसी करंट को नियंत्रित या स्विच करने में सक्षम होता है। इसका परिणाम वर्तमान प्रवर्धन में होता है।

दो चुंबकीय कोर का उपयोग किया जाता है क्योंकि एसी करंट नियंत्रण वाइंडिंग में उच्च वोल्टेज उत्पन्न करेगा। उन्हें विपरीत चरण में जोड़कर, दोनों एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, जिससे नियंत्रण परिपथ में कोई धारा प्रेरित नहीं होती है। 8 आकार के कोर के साथ ऊपर दिखाया गया वैकल्पिक डिज़ाइन इसी उद्देश्य को चुंबकीय रूप से पूरा करता है।

ताकत

चुंबकीय एम्पलीफायर एक स्थिर उपकरण है जिसमें कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है। इसमें कोई घिसावट तंत्र नहीं है और यांत्रिक झटके और कंपन के लिए अच्छी सहनशीलता है। इसे वार्म-अप समय की आवश्यकता नहीं है।^[2]चुंबकीय कोर पर अतिरिक्त नियंत्रण वाइंडिंग्स द्वारा एकाधिक पृथक संकेतों को अभिव्यक्त किया जा सकता है। एक चुंबकीय एम्पलीफायर की वाइंडिंग्स में तुलनीय ठोस-अवस्था वाले उपकरणों की तुलना में क्षणिक अधिभार के लिए उच्च सहिष्णुता होती है। चुंबकीय एम्पलीफायर का उपयोग वर्तमान माप और मैग्नेटोमीटर जैसे अनुप्रयोगों में ट्रांसड्यूसर के रूप में भी किया जाता है। चुंबकीय एम्पलीफायरों के रिएक्टर कोर न्यूट्रॉन विकिरण का बहुत अच्छी तरह से सामना करते हैं।^[3] इस विशेष कारण से परमाणु ऊर्जा अनुप्रयोगों में चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया गया है।^[4]

सीमाएं

इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायरों की तुलना में एकल चरण से उपलब्ध लाभ सीमित और कम है। एक उच्च-लाभ एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया उत्तेजना आवृत्ति के लगभग दसवें हिस्से तक सीमित होती है, हालांकि यह अक्सर उपयोगिता आवृत्ति से अधिक धाराओं वाले रोमांचक चुंबकीय एम्पलीफायरों द्वारा कम किया जाता है।^[1]सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर चुंबकीय एम्पलीफायरों की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट और कुशल हो सकते हैं। पूर्वाग्रह और फीडबैक वाइंडिंग्स एकतरफा नहीं हैं और नियंत्रित सर्किट से नियंत्रण सर्किट में युगल ऊर्जा वापस कर सकते हैं। यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की तुलना में मल्टीस्टेज एम्पलीफायरों के डिजाइन को जटिल बनाता है।^[1]

लगभग 50% संतृप्ति पर चुंबकीय एम्पलीफायर आउटपुट तरंग (बैंगनी)। इनपुट (पीला) 120 वीएसी 60 हर्ट्ज है।

चुंबकीय एम्पलीफायर आउटपुट तरंग आवृत्ति स्पेक्ट्रम

चुंबकीय एम्पलीफायर पूरी तरह से विषम हार्मोनिक्स से युक्त आउटपुट तरंग के लिए पर्याप्त हार्मोनिक विरूपण पेश करते हैं। सिलिकॉन नियंत्रित शुद्धि कारक या TRIACs के विपरीत, जिन्होंने उन्हें बदल दिया, इन हार्मोनिक्स का परिमाण आवृत्ति के साथ तेजी से घटता है, इसलिए रेडियो रिसीवर जैसे पास के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ हस्तक्षेप असामान्य है।

अनुप्रयोग

रेडियो द्वारा आवाज संचरण के शुरुआती विकास में चुंबकीय एम्पलीफायर मॉड्यूलेशन और नियंत्रण एम्पलीफायरों के रूप में महत्वपूर्ण थे।^[2] एक चुंबकीय एम्पलीफायर को 2 किलोवाट एलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर के लिए वॉयस मॉड्यूलेटर के रूप में इस्तेमाल किया गया था, और रेडियो संचार के लिए उपयोग किए जाने वाले बड़े उच्च-आवृत्ति अल्टरनेटर के कीइंग सर्किट में चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया गया था। संचरित रेडियो आवृत्ति की सटीकता बनाए रखने के लिए अलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर की गति को विनियमित करने के लिए चुंबकीय एम्पलीफायरों का भी उपयोग किया गया था।^[2]टेलीग्राफी के लिए उन्हें चालू और बंद करके या आवाज मॉड्यूलेशन के लिए सिग्नल को बदलने के लिए बड़े उच्च-शक्ति अल्टरनेटर को नियंत्रित करने के लिए चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया जाता था। अल्टरनेटर की फ़्रीक्वेंसी सीमाएँ कम थीं जहाँ अल्टरनेटर के उत्पादन में सक्षम होने की तुलना में उच्च रेडियो फ़्रीक्वेंसी उत्पन्न करने के लिए फ़्रीक्वेंसी मल्टीप्लायर का उपयोग किया जाना था। फिर भी, पाउडर-लोहे के कोर को शामिल करने वाले शुरुआती चुंबकीय एम्पलीफायर लगभग 200 किलोहर्ट्ज़ से ऊपर रेडियो आवृत्तियों का उत्पादन करने में असमर्थ थे। एम्पलीफायर को उच्च आवृत्तियों का उत्पादन करने की अनुमति देने के लिए फेराइट कोर और तेल से भरे ट्रांसफार्मर जैसे अन्य मुख्य सामग्रियों को विकसित करना होगा।

छोटे नियंत्रण शक्ति के साथ बड़ी धाराओं को नियंत्रित करने की क्षमता ने चुंबकीय एम्पलीफायरों को प्रकाश सर्किट के नियंत्रण के लिए, मंच प्रकाश व्यवस्था के लिए और विज्ञापन संकेतों के लिए उपयोगी बना दिया। संतृप्त रिएक्टर एम्पलीफायरों का उपयोग औद्योगिक भट्टियों को बिजली के नियंत्रण के लिए किया गया था।^[2]परिवर्तनीय एसी वोल्टेज नियंत्रकों के रूप में चुंबकीय एम्पलीफायरों को ज्यादातर सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टीफायर या टीआरआईएसी द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। कुछ आर्क वेल्डर में अभी भी चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया जाता है।

छोटे चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग रेडियो ट्यूनिंग संकेतकों, छोटी मोटर के नियंत्रण और पंखे की गति को ठंडा करने, बैटरी चार्जर के नियंत्रण के लिए किया जाता था।

प्रारंभिक स्विच-मोड (स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति ) बिजली आपूर्ति में स्विचिंग तत्व के रूप में चुंबकीय एम्पलीफायरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था,^[5] साथ ही प्रकाश नियंत्रण में। सेमीकंडक्टर-आधारित सॉलिड-स्टेट स्विचों ने काफी हद तक उनका स्थान ले लिया है, हालांकि हाल ही में कॉम्पैक्ट और विश्वसनीय स्विचिंग पावर सप्लाई में मैग एम्प्स का उपयोग करने में कुछ दिलचस्पी बढ़ी है। पीसी एटीएक्स बिजली की आपूर्ति अक्सर द्वितीयक पक्ष वोल्टेज विनियमन के लिए मैग एम्प्स का उपयोग करती है। स्विच मोड बिजली आपूर्ति के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए कोर वर्तमान में मेटग्लास और मैग-इंक सहित कई बड़ी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स कंपनियों द्वारा निर्मित हैं।

हॉल प्रभाव करंट ट्रांसड्यूसर द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने तक व्हील स्लिप का पता लगाने के लिए लोकोमोटिव द्वारा चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया गया था। दो कर्षण मोटर्स के केबल डिवाइस के कोर से होकर गुजरे। सामान्य संचालन के दौरान परिणामी प्रवाह शून्य था क्योंकि दोनों धाराएँ समान और विपरीत दिशाओं में थीं। व्हील स्लिप के दौरान धाराएं अलग-अलग होंगी, परिणामी फ्लक्स का उत्पादन जो कंट्रोल वाइंडिंग के रूप में कार्य करता है, एसी वाइंडिंग के साथ श्रृंखला में एक प्रतिरोधक के पार एक वोल्टेज विकसित करता है जिसे व्हील स्लिप करेक्शन सर्किट में भेजा गया था।

उच्च वोल्टेज से सीधे संबंध के बिना उच्च डीसी-वोल्टेज को मापने के लिए चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया जा सकता है और इसलिए अभी भी एचवीडीसी-तकनीक में उपयोग किया जाता है। मापा जाने वाला वर्तमान दो कोर के माध्यम से पारित किया जाता है, संभवतः एक ठोस बस बार द्वारा। इस बस बार में लगभग कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं है। आउटपुट सिग्नल, एम्पीयर के समानुपाती नियंत्रण वर्तमान बस बार में बदल जाता है, चुंबकीय एम्पलीफायर के वैकल्पिक उत्तेजना वोल्टेज से प्राप्त होता है, बस बार पर कोई वोल्टेज निर्मित या प्रेरित नहीं होता है। आउटपुट सिग्नल का बस बार के साथ केवल एक चुंबकीय संबंध होता है, इसलिए इंस्ट्रूमेंटेशन के संबंध में बस किसी भी (उच्च वोल्टेज) वोल्टेज पर काफी सुरक्षित हो सकती है।

इंस्ट्रूमेंटेशन चुंबकीय एम्पलीफायर आमतौर पर अंतरिक्ष यान पर पाए जाते हैं जहां एक स्वच्छ विद्युत चुम्बकीय वातावरण अत्यधिक वांछनीय होता है।^{[citation needed]}

जर्मन Kriegsmarine ने चुंबकीय एम्पलीफायरों का व्यापक उपयोग किया। बंदूकों, निर्देशकों और रेंजफाइंडरों और ट्रेन और ऊंचाई नियंत्रणों को नियंत्रित करने के लिए धीमी गति से चलने वाले संचरण के लिए उनका उपयोग मास्टर स्थिर तत्व प्रणालियों के लिए किया गया था। उच्च विश्वसनीयता अर्धचालकों के आगमन से पहले विमान प्रणालियों (वैमानिकी ) में चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया जाता था। वे शुरुआती autoland सिस्टम को लागू करने में महत्वपूर्ण थे और कॉनकॉर्ड ने डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके सिस्टम के विकास से पहले अपने कॉनकॉर्ड#पॉवरप्लांट के नियंत्रण के लिए तकनीक का इस्तेमाल किया। V-2 रॉकेट के स्टेबलाइज़र नियंत्रण में चुंबकीय एम्पलीफायरों का उपयोग किया गया था।

कंप्यूटिंग में उपयोग

1950 के दशक के दौरान मेनफ़्रेम कंप्यूटर कंप्यूटरों के लिए संभावित स्विचिंग तत्व के रूप में चुंबकीय एम्पलीफायरों का व्यापक अध्ययन किया गया था। ट्रांजिस्टर की तरह, मैग एम्प्स विशिष्ट वैक्यूम ट्यूब की तुलना में कुछ छोटे थे, और इसका महत्वपूर्ण लाभ यह था कि वे जलने के अधीन नहीं थे और इस प्रकार नाटकीय रूप से कम रखरखाव की आवश्यकता थी। एक अन्य लाभ यह है कि एक सिंगल मैग amp का उपयोग एक ही कोर में कई इनपुट को योग करने के लिए किया जा सकता है, जो अंकगणितीय तर्क इकाई (एएलयू) में उपयोगी था क्योंकि यह घटक गणना को बहुत कम कर सकता था। कस्टम ट्यूब वही कर सकते थे, लेकिन ट्रांजिस्टर नहीं कर सकते थे, इसलिए मैग् amp ट्यूब और ट्रांजिस्टर के फायदों को उस युग में संयोजित करने में सक्षम था जब बाद वाले महंगे और अविश्वसनीय थे।

चुंबकीय तर्क बनाने के लिए चुंबकीय एम्पलीफायरों के सिद्धांतों को गैर-रैखिक रूप से लागू किया गया था। वह युग छोटा था, 1950 के दशक के मध्य से लेकर 1960 तक चला, जब नई निर्माण तकनीकों ने ट्रांजिस्टर में बहुत सुधार किया और नाटकीय रूप से उनकी लागत कम कर दी। केवल एक बड़े पैमाने की मैग एम्प मशीन, UNIVAC सॉलिड स्टेट, को उत्पादन में लगाया गया था, लेकिन 1950 के दशक के उत्तरार्ध/1960 के दशक के प्रारंभ में कई समकालीन कंप्यूटरों ने प्रौद्योगिकी का उपयोग किया, जैसे फेरेंटी सीरियस, फेरेंटी ओरियन और अंग्रेजी इलेक्ट्रिक KDF9, या एकबारगी MAGSTEC।

इतिहास

प्रारंभिक विकास

एक वोल्टेज स्रोत और एक श्रृंखला से जुड़े चर अवरोधक को कम प्रतिरोध भार के लिए एक प्रत्यक्ष वर्तमान संकेत स्रोत के रूप में माना जा सकता है जैसे कि एक संतृप्त रिएक्टर का नियंत्रण कुंडल जो सिग्नल को बढ़ाता है। इस प्रकार, सिद्धांत रूप में, एक संतृप्त रिएक्टर पहले से ही एक प्रवर्धक है, हालांकि 20 वीं शताब्दी से पहले उनका उपयोग सरल कार्यों के लिए किया जाता था, जैसे कि 1885 की शुरुआत में प्रकाश व्यवस्था और विद्युत मशीनरी को नियंत्रित करना।^[6]^[7]^[8] 1904 में रेडियो अग्रणी रेजिनाल्ड फेसेन्डेन ने जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी से एक उच्च आवृत्ति रोटरी यांत्रिक अल्टरनेटर के लिए एक आदेश दिया, जो 100 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर एसी उत्पन्न करने में सक्षम था, जिसका उपयोग बड़ी दूरी पर निरंतर तरंग रेडियो प्रसारण के लिए किया जाता था।^[9]^[10] डिजाइन का काम जनरल इलेक्ट्रिक इंजीनियर अर्नस्ट एफ. एलेक्जेंडरसन को दिया गया था जिन्होंने 2 kW एलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर विकसित किया था। 1916 तक अलेक्जेंडरसन ने ट्रांसोसेनिक रेडियो संचार के लिए इन रोटरी अल्टरनेटर के प्रसारण को नियंत्रित करने के लिए एक चुंबकीय एम्पलीफायर जोड़ा।^[11]^[12] 1917 के दौरान किए गए प्रायोगिक टेलीग्राफी और टेलीफोनी प्रदर्शनों ने अमेरिकी सरकार का ध्यान आकर्षित किया, विशेष रूप से अटलांटिक महासागर के पार ट्रान्साटलांटिक टेलीग्राफ केबल में आंशिक विफलताओं के आलोक में। 50 kW अल्टरनेटर को अमेरिकी नौसेना द्वारा नियंत्रित किया गया था और जनवरी 1918 में सेवा में रखा गया था और 1920 तक इसका उपयोग किया गया था, जब 200 kW जनरेटर-अल्टरनेटर सेट बनाया और स्थापित किया गया था।

बिजली उत्पादन में उपयोग

1960 के दशक की शुरुआत से चुंबकीय एम्पलीफायरों का बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन में उपयोग किया गया था। उन्होंने मिलिवाट (mW) स्तर पर 100 किलोवाट (kW) स्तर पर एक छोटे त्रुटि संकेत से जनरेटर स्वचालित वोल्टेज विनियमन (AVR) के लिए लघु संकेत प्रवर्धन प्रदान किया। बदले में इसे एक घूर्णन मशीन (उत्तेजक) द्वारा 5 मेगावाट (मेगावाट) स्तर में परिवर्तित किया गया था, जो एक विशिष्ट 500 मेगावाट पावर प्लांट टर्बाइन जेनरेटर यूनिट के लिए आवश्यक उत्तेजना शक्ति है। वे टिकाऊ और भरोसेमंद साबित हुए। कई 1990 के दशक के मध्य तक सेवा में दर्ज हैं और कुछ अभी भी पुराने उत्पादन स्टेशनों पर उपयोग में हैं, विशेष रूप से उत्तरी कैलिफोर्निया में संचालित जलविद्युत संयंत्रों में।

== मिथ्या नाम == का उपयोग करता है

स्वीडिश इंजीनियर लार्स लुंडाहल द्वारा डिज़ाइन किया गया एक वास्तविक चुंबकीय ऑडियो एम्पलीफायर, अपने अंतिम शक्ति प्रवर्धन चरण में संतृप्त रिएक्टरों का उपयोग करता है।

1970 के दशक में, रॉबर्ट डब्ल्यू कार्वर ने कई उच्च गुणवत्ता वाले उच्च-शक्ति वाले ऑडियो एम्पलीफायरों को डिजाइन और निर्मित किया, उन्हें चुंबकीय एम्पलीफायर कहा। वास्तव में, वे ज्यादातर मामलों में असामान्य बिजली आपूर्ति सर्किट के साथ पारंपरिक ऑडियो एम्पलीफायर डिज़ाइन थे। वे चुंबकीय प्रवर्धक नहीं थे जैसा कि इस आलेख में परिभाषित किया गया है। उन्हें वास्तविक चुंबकीय ऑडियो एम्पलीफायरों के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो मौजूद भी हैं।

यह भी देखें

पैरामेट्रॉन
चुंबकीय तर्क
ट्रांसड्यूसर

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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[4] Gilmore, Ken (July 1960). "Magnetic Amplifiers – how they work and what they do" (PDF). Popular Electronics. 13 (1): 71–75, 109. Retrieved 2014-10-20. The electronic watchdogs that keep the Triton's powerful nuclear plant operating without a hitch are magnetic amplifiers – almost hundred of them are used for this critical job.

[5] Pressman, Abraham I. (1997). बिजली आपूर्ति डिजाइन स्विचिंग. McGraw-Hill. ISBN 0-07-052236-7.

[6] Electronics Design and Development Division (May 1954) [1951]. "History". Magnetic Amplifiers – A Rising Star in Naval Electronics. Washington, D.C.: Bureau of Ships, Department of the Navy. p. 2. NAVSHIPS 900,172. The magnetic amplifier is not new – the principles of the saturable core control were used in electrical machinery as early as 1885 although they were not identified as such.

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[8] Kemp, Barron (August 1962). "Magnetic Amplifiers". चुंबकीय एम्पलीफायरों के मूल तत्व. H. W. Sams. p. 7. LCCN 62-19650. The use of magnetic forces for amplification is not new; a survey of its history shows that although the device was not known as a magnetic amplifier at the time, it was used in electrical machinery as early as 1885.

[9] "Ernst F. Alexanderson, The accomplishments and life of E. F. Alexanderson, 1878–1975". Edison Tech Center. 2014.

[10] Milestones:Alexanderson Radio Alternator, 1904

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[12] Trinkaus 2006

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