Ferorezonančné stabilizátory napätia - princíp činnosti
Stabilizátor, v ktorom sa na svorkách nelineárnej tlmivky získa stabilizované napätie, je najjednoduchší feromagnetický stabilizátor. Jeho hlavnou nevýhodou je nízky účinník. Tiež pri vysokých prúdoch v obvode sú veľkosti sieťovej tlmivky veľmi veľké.
Pre zníženie hmotnosti a rozmerov sú feromagnetické stabilizátory napätia vyrábané s kombinovaným magnetickým systémom a pre zvýšenie účinníka je zahrnutý kondenzátor podľa aktuálneho rezonančného obvodu. Takýto stabilizátor sa nazýva ferorezonančný.
Ferorezonančné stabilizátory napätia štruktúrne podobné konvenčným transformátorom (obr. 1, a). Primárne vinutie w1, na ktoré je privedené vstupné napätie Uin, je umiestnené na úseku 2 magnetického obvodu, ktorý má veľký prierez, takže časť magnetického obvodu je v nenasýtenom stave. Napätie Uin vytvára magnetický tok F2.
Ryža. 1. Schémy ferorezonančného stabilizátora napätia: a — hlavný; b — substitúcie
Sekundárne vinutie w2, na ktorého svorkách je indukované výstupné napätie Uout a na ktoré je pripojená záťaž, je umiestnené v sekcii 3 magnetického obvodu, ktorý má menší prierez a je v nasýtenom stave. Preto sa pri odchýlkach napätia Uin a magnetického toku F2 hodnota magnetického toku F3 v úseku 3 takmer nemení, ee sa nemení. atď. v. sekundárne vinutie a Uout. Keď sa tok F2 zvyšuje, jeho časť, ktorá nemôže prejsť cez sekciu 3, je uzavretá cez magnetický bočník 1 (F1).
Magnetický tok F2 pri sínusovom napätí Uin je sínusový. Keď sa okamžitá hodnota toku F2 priblíži k amplitúde, sekcia 3 prejde do režimu saturácie, tok F3 sa prestane zvyšovať a objaví sa tok F1. Tok cez magnetický bočník 1 sa teda uzatvára len v tých okamihoch, keď je tok F2 blízko k hodnote amplitúdy. Tým je tok F3 nesínusový, napätie Uout sa stáva tiež nesínusovým, je v ňom jasne vyjadrená tretia harmonická zložka.
V náhradnom obvode (obr. 1, b) tvorí paralelne zapojená indukčnosť L2 nelineárneho prvku (sekundárne vinutie) a kapacita C ferorezonančný obvod s charakteristikami znázornenými na obr. 2. Ako je zrejmé z ekvivalentného obvodu, prúdy vo vetvách sú úmerné napätiu Uin. Krivky 3 (vetva L2) a 1 (vetva C) sú umiestnené v rôznych kvadrantoch, pretože prúdy v indukčnosti a kapacite sú vo fáze opačné. Charakteristika 2 rezonančného obvodu je konštruovaná algebraickým sčítaním prúdov v L2 a C pri rovnakých hodnotách napätia Uout.
Ako je zrejmé z charakteristík rezonančného obvodu, použitie kondenzátora umožňuje získať stabilné napätie pri nízkych magnetizačných prúdoch, t.j. pri nižšom napätí Uin.
Okrem toho s kondenzátorom regulátor pracuje s vysokým účinníkom. Čo sa týka stabilizačného faktora, ten závisí od uhla sklonu horizontálnej časti krivky 2 k osi x. Pretože táto časť má významný uhol sklonu, nie je možné získať veľký stabilizačný faktor bez ďalších zariadení.
Ryža. 2. Charakteristika nelineárneho prvku ferorezonančného stabilizátora napätia
Takýmto prídavným zariadením je kompenzačná cievka wk (obr. 3), umiestnená spolu s primárnou cievkou na nenasýtenom úseku 1 magnetického obvodu. Ako sa Uin a F zvyšujú, emf sa zvyšuje. atď. v. kompenzačná cievka. Je zapojený do série so sekundárnym vinutím, ale napr. atď. c) kompenzačná cievka bola vo fáze e opačná. atď. v. sekundárne vinutie. Ak sa Uin zvýši, emisia sa mierne zvýši. atď. v. sekundárne vinutie. Napätie Uout, ktoré je určené rozdielom e. atď. c) sekundárne a kompenzačné vinutie sú udržiavané konštantné v dôsledku zvýšenia e. atď. v. kompenzačná cievka.
Ryža. 3. Schéma ferorezonančného stabilizátora napätia s kompenzačnou cievkou
Vinutie w3 je určené na zvýšenie napätia na kondenzátore, čím sa zvyšuje kapacitná zložka prúdu, stabilizačný faktor a účinník.
Nevýhodou ferorezonančných stabilizátorov napätia je nesínusové výstupné napätie a jeho frekvenčná závislosť.
Priemysel vyrába ferorezonančné stabilizátory napätia s výkonom od 100 W do 8 kW, so stabilizačným faktorom 20-30. Okrem toho sa vyrábajú ferorezonančné stabilizátory bez magnetického bočníka. Magnetický tok F3 v nich je uzavretý pre vzduch, to znamená, že ide o únikový tok. To umožňuje znížiť hmotnosť stabilizátora, ale zužuje pracovnú oblasť na 10 % nominálnej hodnoty Uin pri stabilizačnom faktore kc rovnajúcemu sa piatim.