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法律研究什麼是磁放大器？– 結構、工作原理和應用
磁放大器是一種交叉磁場機器。交叉磁場機器是一種特殊的直流電機，在直軸或 d 軸上有一組額外的電刷。這種電刷佈置使得能夠利用電樞磁動勢提供大部分勵磁並實現高功率增益。
磁放大器的結構和工作原理
透過在直軸或 d 軸上增加一對電刷，可以將普通的直流發電機轉換為磁放大器（參見圖）。位於正交軸或 q 軸上的電刷短路，機器的輸出從 d 軸電刷獲得。定子包含一個控制勵磁繞組。勵磁電流 $𝐼_{𝑓}$ 流過控制勵磁繞組。
當機器的轉子以恆定速度旋轉時，控制勵磁繞組的磁動勢 (𝐹𝑓) 在 q 軸電刷 qq’ 之間感應出電動勢 𝐸𝑞。該感應電動勢由下式給出：
$$\mathrm{𝐸_{𝑞} = 𝐾_{𝑞𝑓}𝐼_{𝑓} … (1)}$$
其中，$𝐾_{𝑞𝑓}$ 為常數。
由於電刷 qq’ 短路，因此會流過 q 軸電樞電流 (𝐼𝑞) 並建立 q 軸磁動勢 (𝐹𝑞)。由於短路路徑的阻抗非常低，因此，控制勵磁繞組中只有很小的勵磁電流 (𝐼𝑓) 就能產生更大的 q 軸電樞電流。相應的磁通密度波將以 q 軸為中心。由於換向器的作用，該磁場在空間中是靜止的。電樞在其在靜止的 q 軸磁通中旋轉時，會在電樞中感應出電動勢。該產生的電動勢出現在 d 軸電刷 dd’ 兩端，由下式給出：
$$\mathrm{𝐸_{𝑑} = 𝐾_{𝑑𝑞}\:𝐼_{𝑞} … (2)}$$
其中，𝐾𝑑𝑞 為常數。
現在，如果將電阻為 𝑅𝐿 的負載連線到 d 軸電刷上，則 d 軸電樞電流 (𝐼𝑑) 將流過負載。該電流產生 d 軸磁動勢 (𝐹𝑑)。根據楞次定律，d 軸磁動勢 (𝐹𝑑) 反對其產生的原因，即控制磁場磁動勢 (𝐹𝑓)。
電壓產生的每個階段都會產生一個電流，其磁場領先於產生電壓的磁通波 90°。由於電壓產生有兩個階段，因此 d 軸輸出電流的磁動勢偏移兩次 90°，即 180°，因此與控制磁場磁動勢 (𝐹𝑓) 相反。因此，q 軸產生的電動勢變為：
$$\mathrm{𝐸_{𝑞} = 𝐾_{𝑞𝑓}\:𝐼_{𝑓} − 𝐾_{𝑞𝑑}𝐼_{𝑑} … (3)}$$
如果忽略磁飽和，並且假設機器的速度恆定，則 𝐾𝑞𝑑 為常數。
對於給定的控制磁場磁動勢 (𝐹𝑓) 和負載電阻，將達到 𝐼𝑑 和 𝐼𝑞 的穩態值。
從公式 (3) 可以看出，電流 𝐼𝑑 的任何增加都會降低電動勢 𝐸𝑑 的值。這反過來又會降低電流 𝐼𝑑。因此，𝐸𝑑 和 𝐼𝑑 都會降低。因此，對於給定的控制勵磁電流值 (𝐼𝑓)，d 軸輸出電流 (𝐼𝑑) 在較寬的負載變化範圍內保持恆定。因此，以上討論表明，磁放大器表現為恆流發生器。
磁放大器的應用
磁放大器主要用於以下應用：
為過程控制電機提供直流電源
為大型交流發電機的勵磁系統供電
牽引系統和沃德-倫納德調速系統等。
目前，磁放大器已不再生產，已被固態功率放大器取代。
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