Stabilizatori de tensiune ferrorezonanți - principiu de funcționare

Stabilizatorul, în care se obține o tensiune stabilizată la bornele bobinei neliniare, este cel mai simplu stabilizator feromagnetic. Principalul său dezavantaj este factorul de putere scăzut. De asemenea, la curenți mari din circuit, dimensiunile inductelor de linie sunt foarte mari.

Pentru a reduce greutatea și dimensiunea, stabilizatoarele de tensiune feromagnetice sunt fabricate cu un sistem magnetic combinat, iar pentru a crește factorul de putere, este inclus un condensator conform circuitului rezonant curent. Un astfel de stabilizator se numește ferorezonant.

Stabilizatori de tensiune ferrorezonanți similari structural cu transformatoarele convenționale (Fig. 1, a). Înfășurarea primară w1, la care se aplică tensiunea de intrare Uin, este situată pe secțiunea 2 a circuitului magnetic, care are o secțiune transversală mare, astfel încât o parte a circuitului magnetic este într-o stare nesaturată. O tensiune Uin creează un flux magnetic F2.

Orez. 1. Schema unui stabilizator de tensiune ferorezonant: a — principal; b — substituții

Înfășurarea secundară w2, la bornele căreia este indusă tensiunea de ieșire Uout și la care este conectată sarcina, se află în secțiunea 3 a circuitului magnetic, care are o secțiune mai mică și se află în stare saturată. Prin urmare, cu abateri ale tensiunii Uin și ale fluxului magnetic F2, valoarea fluxului magnetic F3 din secțiunea 3 aproape nu se modifică, ee nu se modifică. etc. v. înfășurare secundară și Uout. Pe măsură ce fluxul F2 crește, acea parte a acestuia care nu poate trece prin secțiunea 3 este închisă prin șuntul magnetic 1 (F1).

Fluxul magnetic F2 la o tensiune sinusoidală Uin este sinusoidal. Când valoarea instantanee a fluxului F2 se apropie de amplitudine, secțiunea 3 intră în modul de saturație, fluxul F3 încetează să crească și apare fluxul F1. Astfel, fluxul prin șuntul magnetic 1 se închide numai în acele momente când fluxul F2 este apropiat de valoarea amplitudinii. Acest lucru face ca fluxul F3 să fie nesinusoidal, tensiunea Uout devine, de asemenea, nesinusoidală, a treia componentă armonică este exprimată clar în ea.

În circuitul echivalent (Fig. 1, b), inductanța L2 conectată în paralel a elementului neliniar (înfășurarea secundară) și capacitatea C formează un circuit ferorezonant cu caracteristicile prezentate în Fig. 2. După cum se poate observa din circuitul echivalent, curenții din ramuri sunt proporționali cu tensiunea Uin. Curbele 3 (ramura L2) și 1 (ramura C) sunt situate în cadrane diferite deoarece curenții din inductanță și capacitate sunt opuse în fază. Caracteristica 2 a circuitului rezonant este construită prin însumarea algebrică a curenților din L2 și C la aceleași valori ale tensiunii Uout.

După cum se poate observa din caracteristicile circuitului rezonant, utilizarea unui condensator face posibilă obținerea unei tensiuni stabile la curenți de magnetizare mici, adică. la tensiunea mai mică Uin.

În plus, cu un condensator, regulatorul funcționează cu un factor de putere mare. În ceea ce privește factorul de stabilizare, acesta depinde de unghiul de înclinare a părții orizontale a curbei 2 față de axa absciselor. Deoarece această secțiune are un unghi semnificativ de înclinare, este imposibil să obțineți un factor de stabilizare mare fără dispozitive suplimentare.

Orez. 2. Caracteristicile unui element neliniar al unui stabilizator de tensiune ferorezonant

Un astfel de dispozitiv suplimentar este bobina de compensare wk (fig.3), situată împreună cu bobina primară pe secțiunea nesaturată 1 a circuitului magnetic. Pe măsură ce Uin și F cresc, emf crește. etc. v. bobina de compensare. Este conectat în serie cu înfășurarea secundară, dar așa e. etc. c. bobina de compensare era opusă în faza e. etc. v. înfăşurare secundară. Dacă Uin crește, atunci emisia crește ușor. etc. v. înfăşurare secundară. Tensiunea Uout care este determinată de diferența în e. etc. c. înfăşurările secundare şi compensatoare se menţin constante datorită creşterii e. etc. v. bobina de compensare.

Orez. 3. Schema unui stabilizator de tensiune ferorezonant cu bobină de compensare

Înfășurarea w3 este concepută pentru a crește tensiunea pe condensator, ceea ce crește componenta capacitivă a curentului, factorul de stabilizare și factorul de putere.

Dezavantajele stabilizatorilor de tensiune ferorezonanți sunt tensiunea de ieșire nesinusoidală și dependența acesteia de frecvență.

Industria produce stabilizatori de tensiune ferorezonanți cu putere de la 100 W la 8 kW, cu un factor de stabilizare de 20-30. În plus, se produc stabilizatori ferorezonanți fără șunt magnetic. Fluxul magnetic F3 din ele este închis aerului, adică este un flux de scurgere. Acest lucru face posibilă reducerea greutății stabilizatorului, dar îngustează zona de lucru la 10% din valoarea nominală Uin la un factor de stabilizare kc egal cu cinci.