Feroresonančni stabilizatorji napetosti - princip delovanja

Stabilizator, pri katerem na sponkah nelinearne dušilke dobimo stabilizirano napetost, je najpreprostejši feromagnetni stabilizator. Njegova glavna pomanjkljivost je nizek faktor moči. Tudi pri visokih tokovih v tokokrogu so velikosti linijske dušilke zelo velike.

Za zmanjšanje teže in velikosti so feromagnetni stabilizatorji napetosti izdelani s kombiniranim magnetnim sistemom, za povečanje faktorja moči pa je vključen kondenzator glede na tokovno resonančno vezje. Tak stabilizator imenujemo feroresonančni.

Feroresonančni stabilizatorji napetosti strukturno podobni običajnim transformatorjem (slika 1, a). Primarno navitje w1, na katerega je priključena vhodna napetost Uin, se nahaja na odseku 2 magnetnega kroga, ki ima velik presek, tako da je del magnetnega kroga v nenasičenem stanju. Napetost Uin ustvarja magnetni tok F2.

riž. 1. Sheme feroresonančnega stabilizatorja napetosti: a - glavni; b - zamenjave

Sekundarno navitje w2, na sponkah katerega se inducira izhodna napetost Uout in na katerega je priključeno breme, se nahaja v odseku 3 magnetnega vezja, ki ima manjši odsek in je v nasičenem stanju. Zato se z odstopanji napetosti Uin in magnetnega pretoka F2 vrednost magnetnega pretoka F3 v odseku 3 skoraj ne spremeni, ee se ne spremeni. itd. v. sekundarno navitje in Uout. Ko se pretok F2 poveča, se tisti njegov del, ki ne more skozi odsek 3, zapre skozi magnetni šant 1 (F1).

Magnetni pretok F2 pri sinusni napetosti Uin je sinusoiden. Ko se trenutna vrednost fluksa F2 približa amplitudi, preide odsek 3 v način nasičenja, fluks F3 preneha naraščati in pojavi se fluks F1. Tako se tok skozi magnetni shunt 1 zapre le v tistih trenutkih, ko je tok F2 blizu vrednosti amplitude. S tem postane pretok F3 nesinusoiden, tudi napetost Uout postane nesinusoidna, tretja harmonska komponenta je v njej jasno izražena.

V ekvivalentnem vezju (sl. 1, b) vzporedno povezana induktivnost L2 nelinearnega elementa (sekundarnega navitja) in kapacitivnost C tvorita feroresonančno vezje z značilnostmi, prikazanimi na sl. 2. Kot je razvidno iz nadomestnega vezja, so tokovi v vejah sorazmerni z napetostjo Uin. Krivulji 3 (veja L2) in 1 (veja C) se nahajata v različnih kvadrantih, ker sta tokova v induktivnosti in kapacitivnosti v fazi nasprotna. Karakteristika 2 resonančnega vezja je sestavljena z algebraičnim seštevanjem tokov v L2 in C pri enakih vrednostih napetosti Uout.

Kot je razvidno iz značilnosti resonančnega vezja, uporaba kondenzatorja omogoča pridobitev stabilne napetosti pri nizkih magnetizacijskih tokovih, tj. pri nižji napetosti Uin.

Poleg tega s kondenzatorjem regulator deluje z visokim faktorjem moči. Faktor stabilizacije je odvisen od kota naklona vodoravnega dela krivulje 2 glede na abscisno os. Ker ima ta del velik kot naklona, ​​je nemogoče doseči velik stabilizacijski faktor brez dodatnih naprav.

riž. 2. Značilnosti nelinearnega elementa feroresonančnega napetostnega stabilizatorja

Takšna dodatna naprava je kompenzacijska tuljava wk (slika 3), ki se nahaja skupaj s primarno tuljavo na nenasičenem odseku 1 magnetnega kroga. Ko se Uin in F povečata, se EMF poveča. itd. v. kompenzacijsko tuljavo. Povezan je zaporedno s sekundarnim navitjem, vendar tako npr. itd. c) kompenzacijska tuljava je bila v nasprotni fazi e. itd. v. sekundarno navitje. Če se Uin poveča, se emisija nekoliko poveča. itd. v. sekundarno navitje. Napetost Uout, ki je določena z razliko v e. itd. c) sekundarna in kompenzacijska navitja ostanejo konstantna zaradi povečanja e. itd. v. kompenzacijsko tuljavo.

riž. 3. Shema feroresonančnega stabilizatorja napetosti s kompenzacijsko tuljavo

Navitje w3 je zasnovano tako, da poveča napetost na kondenzatorju, kar poveča kapacitivno komponento toka, stabilizacijski faktor in faktor moči.

Slabosti feroresonančnih napetostnih stabilizatorjev so nesinusna izhodna napetost in njena odvisnost od frekvence.

Industrija proizvaja feroresonančne stabilizatorje napetosti z močjo od 100 W do 8 kW, s stabilizacijskim faktorjem 20-30. Poleg tega se proizvajajo feroresonančni stabilizatorji brez magnetnega šanta. Magnetni tok F3 v njih je zaprt za zrak, to je tok uhajanja. To omogoča zmanjšanje teže stabilizatorja, vendar zoži delovno območje na 10% nazivne vrednosti Uin pri stabilizacijskem faktorju kc, ki je enak pet.