Ферорезонансні стабілізатори напруги - принцип роботи
Для зменшення ваги і габаритів феромагнітні стабілізатори напруги виготовляють з об'єднаною магнітною системою, а для підвищення коефіцієнта потужності включають конденсатор за схемою резонансу струмів. Такий стабілізатор називається Ферорезонансні.
Ферорезонансні стабілізатори напруги конструктивно схожі на звичайні трансформатори (рис. 1, а). Первинна обмотка w1 на яку подається вхідна напруга Uвх, розташовується на ділянці 2 муздрамтеатру, що має великий поперечний переріз для того, щоб ця частина муздрамтеатру перебувала в ненасиченому стані. Напруга Uвх створює магнітний потік Ф2.
Мал. 1. Схеми феррорезонансного стабілізатора напруги: а - принципова; б - заміщення
Вторинна обмотка w2, на затискачах якої індукується вихідна напруга U вих і до якої приєднується навантаження, розташована на ділянці 3 муздрамтеатру, що має менший перетин і знаходиться в насиченому стані. Тому при відхиленнях напруги Uвх і магнітного потоку Ф2 значення магнітного потоку Ф3 на ділянці 3 майже не змінюється, не змінюється е. д. з. вторинної обмотки і U вих. При збільшенні потоку Ф2 та його частина, яка не може проходити по ділянці 3, замикається через магнітний шунт 1 (Ф1).
Магнітний потік Ф2 при синусоїдальній напрузі Uвх сінусоідален. Коли миттєве значення потоку Ф2 наближається до амплітудному, ділянка 3 переходить в режим насичення, потік Ф3 перестає збільшуватися і з'являється потік Ф1. Таким чином, потік через магнітний шунт 1 замикається тільки в ті моменти часу, коли потік Ф2 за значенням близький до амплітудному. Це робить потік Ф3 несинусоїдальний, напруга U вих стає також несинусоїдальний, в ньому яскраво виражена третя гармонійна складова.
У схемі заміщення (рис. 1, б) паралельно включені індуктивність L2 нелінійного елемента (вторинної обмотки) і ємність С утворюють ферорезонансний контур, що має характеристики, представлені на рис 2. Як видно зі схеми заміщення, струми в гілках пропорційні напрузі Uвх. Криві 3 (гілка L2) і 1 (гілка С) розташовані в різних квадрантах, так як струми в індуктивності і ємності протилежні по фазі. Характеристику 2 резонансного контуру будують, алгебраїчно підсумовуючи струми в L2 і С при одних і тих же значеннях напруги U вих.
Як видно з характеристики резонансного контуру, застосування конденсатора дає можливість отримувати стабільну напругу при малих токах намагнічування, т. Е. При менших напругах Uвх.
Крім того, при наявності конденсатора стабілізатор працює з високим коефіцієнтом потужності. Що стосується коефіцієнта стабілізації, то він залежить від кута нахилу горизонтальної частини кривої 2 до осі абсцис. Так як ця ділянка має значний кут нахилу, то отримати великий коефіцієнт стабілізації без додаткових пристроїв неможливо.
Мал. 2. Характеристики нелінійного елемента феррорезонансного стабілізатора напруги
Таким додатковим пристроєм є компенсує обмотка wк (рис. 3), що розташовується разом з первинною обмоткою на ненасиченому ділянці 1 муздрамтеатру. Зі збільшенням Uвх і Ф збільшується е. д. з. компенсує обмотки. Її включають послідовно з вторинною обмоткою, але так, щоб е. д. з. компенсує обмотки була протилежна по фазі е. д. з. вторинної обмотки. Якщо Uвх збільшується, то незначно збільшується е. д. з. вторинної обмотки. Напруга U вих, яке визначається різницею е. д. з. вторинної та компенсує обмоток, підтримується постійним за рахунок зростання е. д. з. компенсує обмотки.
Мал. 3. Схема феррорезонансного стабілізатора напруги з компенсаційною обмоткою
Обмотка w3 призначена для підвищення напруги на конденсаторі, що збільшує емкостную складову струму, коефіцієнт стабілізації і коефіцієнт потужності.
Недоліками ферорезонансним стабілізаторів напруги є несинусоидальность вихідної напруги і залежність його від частоти.
Промисловість випускає ферорезонансні стабілізатори напруги потужністю від 100 Вт до 8 кВт, з коефіцієнтом стабілізації 20-30. Крім того, випускають ферорезонансні стабілізатори без магнітного шунта. Магнітний потік Ф3 в них замикається по повітрю, т. Е. Є потоком розсіювання. Це дозволяє зменшити вагу стабілізатора, однак звужує робочу область до 10% від номінального значення Uвх при коефіцієнті стабілізації kc, рівному п'яти.