Ferorezonanční stabilizátory napětí - princip činnosti

Stabilizátor, u kterého se na svorkách nelineární tlumivky získá stabilizované napětí, je nejjednodušší feromagnetický stabilizátor. Jeho hlavní nevýhodou je nízký účiník. Také při vysokých proudech v obvodu jsou velikosti síťových tlumivek velmi velké.

Pro snížení hmotnosti a rozměrů jsou feromagnetické stabilizátory napětí vyráběny s kombinovaným magnetickým systémem a pro zvýšení účiníku je zařazen kondenzátor dle aktuálního rezonančního obvodu. Takový stabilizátor se nazývá ferorezonanční.

Ferorezonanční stabilizátory napětí konstrukčně podobné konvenčním transformátorům (obr. 1, a). Primární vinutí w1, na které je přivedeno vstupní napětí Uin, je umístěno na úseku 2 magnetického obvodu, který má velký průřez, takže část magnetického obvodu je v nenasyceném stavu. Napětí Uin vytváří magnetický tok F2.

Rýže. 1. Schéma ferorezonančního stabilizátoru napětí: a — hlavní; b — záměny

Sekundární vinutí w2, na jehož svorkách je indukováno výstupní napětí Uout a ke kterému je připojena zátěž, je umístěno v sekci 3 magnetického obvodu, který má menší průřez a je v nasyceném stavu. Proto se při odchylkách napětí Uin a magnetického toku F2 hodnota magnetického toku F3 v úseku 3 téměř nemění, ee se nemění. atd. v. sekundární vinutí a Uout. Jak se tok F2 zvyšuje, jeho část, která nemůže projít sekcí 3, je uzavřena přes magnetický bočník 1 (F1).

Magnetický tok F2 při sinusovém napětí Uin je sinusový. Když se okamžitá hodnota toku F2 blíží amplitudě, sekce 3 přejde do režimu saturace, tok F3 se přestane zvyšovat a objeví se tok F1. Tok magnetickým bočníkem 1 se tedy uzavírá pouze v těch okamžicích, kdy se tok F2 blíží hodnotě amplitudy. Tím je tok F3 nesinusový, napětí Uout se stává také nesinusovým, je v něm jasně vyjádřena třetí harmonická složka.

V náhradním zapojení (obr. 1, b) tvoří paralelně zapojená indukčnost L2 nelineárního prvku (sekundární vinutí) a kapacita C ferorezonanční obvod s charakteristikami znázorněnými na Obr. 2. Jak je patrné z náhradního zapojení, proudy ve větvích jsou úměrné napětí Uin. Křivky 3 (větev L2) a 1 (větev C) jsou umístěny v různých kvadrantech, protože proudy v indukčnosti a kapacitě jsou ve fázi opačné. Charakteristika 2 rezonančního obvodu je konstruována algebraickým sečtením proudů v L2 a C při stejných hodnotách napětí Uout.

Jak je patrné z charakteristiky rezonančního obvodu, použití kondenzátoru umožňuje získat stabilní napětí při nízkých magnetizačních proudech, tzn. při nižším napětí Uin.

Navíc s kondenzátorem pracuje regulátor s vysokým účiníkem. Co se týče stabilizačního faktoru, ten závisí na úhlu sklonu vodorovné části křivky 2 k ose x. Protože tato sekce má významný úhel sklonu, je nemožné získat velký stabilizační faktor bez dalších zařízení.

Rýže. 2. Charakteristika nelineárního prvku ferorezonančního stabilizátoru napětí

Takovým přídavným zařízením je kompenzační cívka wk (obr.3), umístěná spolu s primární cívkou na nenasycené sekci 1 magnetického obvodu. Jak se zvyšuje Uin a F, zvyšuje se emf. atd. v. kompenzační cívka. Je zapojen do série se sekundárním vinutím, ale např. atd. c. kompenzační cívka byla ve fázi e opačná. atd. v. sekundární vinutí. Pokud se Uin zvýší, emise se mírně zvýší. atd. v. sekundární vinutí. Napětí Uout, které je určeno rozdílem e. atd. c. sekundární a kompenzační vinutí jsou udržovány konstantní v důsledku zvýšení e. atd. v. kompenzační cívka.

Rýže. 3. Schéma ferorezonančního stabilizátoru napětí s kompenzační cívkou

Vinutí w3 je určeno ke zvýšení napětí na kondenzátoru, čímž se zvýší kapacitní složka proudu, stabilizační faktor a účiník.

Nevýhodou ferorezonančních stabilizátorů napětí je nesinusové výstupní napětí a jeho frekvenční závislost.

Průmysl vyrábí ferorezonanční stabilizátory napětí s výkonem od 100 W do 8 kW, se stabilizačním faktorem 20-30. Dále se vyrábí ferorezonanční stabilizátory bez magnetického bočníku. Magnetický tok F3 v nich je uzavřen pro vzduch, to znamená, že je to únikový tok. To umožňuje snížit hmotnost stabilizátoru, ale zužuje pracovní oblast na 10 % jmenovité hodnoty Uin při stabilizačním faktoru kc rovném pěti.