Ferorezonansiniai įtampos stabilizatoriai – veikimo principas
Stabilizatorius, kuriame netiesinio droselio gnybtuose gaunama stabilizuota įtampa, yra paprasčiausias feromagnetinis stabilizatorius. Pagrindinis jo trūkumas yra mažas galios koeficientas. Be to, esant didelėms srovėms grandinėje, linijos droselio dydžiai yra labai dideli.
Norint sumažinti svorį ir dydį, feromagnetiniai įtampos stabilizatoriai gaminami su kombinuota magnetine sistema, o norint padidinti galios koeficientą, pagal srovės rezonansinę grandinę pridedamas kondensatorius. Toks stabilizatorius vadinamas ferorezonantu.
Ferorezonansiniai įtampos stabilizatoriai struktūriškai panašūs į įprastus transformatorius (1 pav., a). Pirminė apvija w1, kuriai tiekiama įėjimo įtampa Uin, yra magnetinės grandinės 2 dalyje, kuri turi didelį skerspjūvį, todėl dalis magnetinės grandinės yra nesočios būsenos. Įtampa Uin sukuria magnetinį srautą F2.
Ryžiai. 1. Ferorezonansinio įtampos stabilizatoriaus schemos: a — pagrindinis; b – pakaitalai
Antrinė apvija w2, ant kurios gnybtų indukuojama išėjimo įtampa Uout ir prie kurios prijungiama apkrova, yra magnetinės grandinės 3 sekcijoje, kuri turi mažesnę sekciją ir yra prisotintos būsenos. Todėl esant įtampos Uin ir magnetinio srauto F2 nuokrypiams, magnetinio srauto F3 reikšmė 3 skyriuje beveik nekinta, ee nesikeičia. ir tt v. antrinė apvija ir Uout. Didėjant srautui F2, ta jo dalis, kuri negali praeiti pro 3 sekciją, uždaroma per magnetinį šuntą 1 (F1).
Magnetinis srautas F2 esant sinusoidinei įtampai Uin yra sinusinis. Kai momentinė srauto F2 vertė artėja prie amplitudės, 3 sekcija pereina į prisotinimo režimą, srautas F3 nustoja didėti ir pasirodo srautas F1. Taigi srautas per magnetinį šuntą 1 užsidaro tik tais momentais, kai srautas F2 yra artimas amplitudės reikšmei. Dėl to srautas F3 nėra sinusinis, įtampa Uout taip pat tampa nesinusinė, jame aiškiai išreikštas trečiasis harmoninis komponentas.
Lygiagrečiai sujungtoje grandinėje (1 pav., b) netiesinio elemento (antrinės apvijos) induktyvumas L2 ir talpa C sudaro ferorezonansinę grandinę, kurios charakteristikos parodytos pav. 2. Kaip matyti iš ekvivalentinės grandinės, srovės šakose yra proporcingos įtampai Uin. Kreivės 3 (šaka L2) ir 1 (šaka C) yra skirtinguose kvadrantuose, nes srovės induktyvumo ir talpos fazėje yra priešingos. 2 rezonansinės grandinės charakteristika sukonstruota algebriškai sudedant sroves L2 ir C esant toms pačioms įtampos vertėms Uout.
Kaip matyti iš rezonansinės grandinės charakteristikų, kondensatoriaus naudojimas leidžia gauti stabilią įtampą esant mažoms įmagnetinimo srovėms, t.y. esant žemesnei įtampai Uin.
Be to, su kondensatoriumi reguliatorius veikia su dideliu galios koeficientu. Kalbant apie stabilizavimo koeficientą, jis priklauso nuo 2 kreivės horizontalios dalies pasvirimo kampo į abscisių ašį. Kadangi ši sekcija turi didelį pasvirimo kampą, neįmanoma gauti didelio stabilizavimo koeficiento be papildomų įtaisų.
Ryžiai. 2. Ferorezonansinio įtampos stabilizatoriaus netiesinio elemento charakteristikos
Toks papildomas įtaisas yra kompensacinė ritė wk (3 pav.), esanti kartu su pirmine rite ant nesočiosios magnetinės grandinės dalies 1. Didėjant Uin ir F, emf didėja. ir tt v. kompensacinė ritė. Jis jungiamas nuosekliai su antrine apvija, bet taip el. ir tt c) kompensacinė ritė buvo priešinga e fazėje. ir tt v. antrinė apvija. Jei Uin didėja, emisija šiek tiek padidėja. ir tt v. antrinė apvija. Įtampa Uout, kuri nustatoma pagal skirtumą e. ir tt c) antrinės ir kompensacinės apvijos išlaikomos pastovios dėl e. ir tt v. kompensacinė ritė.
Ryžiai. 3. Ferorezonansinio įtampos stabilizatoriaus su kompensacine rite schema
Apvija w3 skirta padidinti kondensatoriaus įtampą, o tai padidina srovės talpinį komponentą, stabilizavimo koeficientą ir galios koeficientą.
Ferorezonansinių įtampos stabilizatorių trūkumai yra ne sinusinė išėjimo įtampa ir jos priklausomybė nuo dažnio.
Pramonė gamina ferorezonansinius įtampos stabilizatorius, kurių galia nuo 100 W iki 8 kW, su stabilizavimo koeficientu 20-30. Be to, gaminami ferorezonansiniai stabilizatoriai be magnetinio šunto. Magnetinis srautas F3 juose yra uždarytas orui, tai yra, tai yra nuotėkio srautas. Tai leidžia sumažinti stabilizatoriaus svorį, tačiau susiaurina darbinį plotą iki 10% vardinės vertės Uin, kai stabilizavimo koeficientas kc lygus penkiems.