Ferroresonanssin jännitteen stabilisaattorit - toimintaperiaate

Stabilisaattori, jossa stabiloitu jännite saadaan epälineaarisen kuristimen navoissa, on yksinkertaisin ferromagneettinen stabilisaattori. Sen suurin haittapuoli on alhainen tehokerroin. Myös piirin suurilla virroilla linjakuristimen koot ovat erittäin suuria.

Painon ja koon pienentämiseksi valmistetaan ferromagneettisia jännitteenstabilisaattoreita yhdistetyllä magneettijärjestelmällä ja tehokertoimen lisäämiseksi mukana on virtaresonanssipiirin mukainen kondensaattori. Tällaista stabilointiainetta kutsutaan ferroresonantiksi.

Ferroresonanssin jännitteen stabilisaattorit ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin perinteiset muuntajat (Kuva 1, a). Ensiökäämi w1, johon syötetään tulojännite Uin, sijaitsee magneettipiirin osassa 2, jonka poikkileikkaus on suuri, joten osa magneettipiiristä on tyydyttymättömässä tilassa. Jännite Uin luo magneettivuon F2.

Riisi. 1. Ferroresonoivan jännitteen stabilisaattorin kaaviot: a — pää; b – vaihdot

Toisiokäämi w2, jonka liittimiin indusoituu lähtöjännite Uout ja johon kuorma on kytketty, sijaitsee magneettipiirin osassa 3, joka on poikkileikkaukseltaan pienempi ja on kyllästetty. Siksi jännitteen Uin ja magneettivuon F2 poikkeamilla magneettivuon F3 arvo osiossa 3 ei juuri muutu, ee ei muutu. jne. v. toisiokäämi ja Uout. Vuon F2 kasvaessa se osa siitä, joka ei pääse lohkon 3 läpi, sulkeutuu magneettishuntin 1 (F1) kautta.

Magneettivuo F2 sinimuotoisella jännitteellä Uin on sinimuotoinen. Kun vuon F2 hetkellinen arvo lähestyy amplitudia, osa 3 siirtyy kyllästystilaan, vuo F3 lakkaa kasvamasta ja vuo F1 ilmestyy. Siten magneettisen shuntin 1 läpi kulkeva vuo sulkeutuu vain niillä hetkillä, jolloin vuo F2 on lähellä amplitudiarvoa. Tämä tekee vuosta F3 epäsinimäisen, jännitteestä Uout tulee myös ei-sinimuotoinen, siinä näkyy selvästi kolmas harmoninen komponentti.

Vastaavassa piirissä (kuva 1, b) epälineaarisen elementin (toisiokäämi) rinnankytketty induktanssi L2 ja kapasitanssi C muodostavat ferroresonanssipiirin, jolla on kuvan 1 mukaiset ominaisuudet. 2. Kuten vastaavasta piiristä voidaan nähdä, haarojen virrat ovat verrannollisia jännitteeseen Uin. Käyrät 3 (haara L2) ja 1 (haara C) sijaitsevat eri kvadranteissa, koska induktanssin ja kapasitanssin virrat ovat vaiheittain vastakkaisia. Resonanssipiirin ominaisuus 2 on rakennettu summaamalla algebrallisesti L2:n ja C:n virrat samoilla jännitearvoilla Uout.

Kuten resonanssipiirin ominaisuuksista voidaan nähdä, kondensaattorin käyttö mahdollistaa vakaan jännitteen saavuttamisen pienillä magnetointivirroilla, ts. pienemmällä jännitteellä Uin.

Lisäksi kondensaattorilla säädin toimii suurella tehokertoimella. Mitä tulee stabilointitekijään, se riippuu käyrän 2 vaakasuuntaisen osan kaltevuuskulmasta abskissa-akseliin nähden. Koska tällä osalla on merkittävä kaltevuuskulma, on mahdotonta saada suurta stabilointikerrointa ilman lisälaitteita.

Riisi. 2. Ferroresonoivan jännitteen stabilisaattorin epälineaarisen elementin ominaisuudet

Tällainen lisälaite on kompensointikela wk (kuva 3), joka sijaitsee yhdessä ensiökäämin kanssa magneettipiirin tyydyttymättömässä osassa 1. Kun Uin ja F kasvavat, emf kasvaa. jne. v. kompensointikela. Se on kytketty sarjaan toisiokäämin kanssa, mutta niin esim. jne. c. kompensointikäämi oli vastakkainen vaiheessa e. jne. v. toisiokäämi. Jos Uin kasvaa, päästö kasvaa hieman. jne. v. toisiokäämi. Jännite Uout, joka määräytyy e. jne. c. toisio- ja kompensointikäämit pidetään vakiona e:n kasvun vuoksi. jne. v. kompensointikela.

Riisi. 3. Kaavio ferroresonoivasta jännitteen stabilisaattorista kompensointikäämin kanssa

Käämi w3 on suunniteltu lisäämään jännitettä kondensaattorin yli, mikä lisää virran kapasitiivista komponenttia, stabilointikerrointa ja tehokerrointa.

Ferroresonanttien jännitteen stabilaattoreiden haittoja ovat ei-sinimuotoinen lähtöjännite ja sen taajuusriippuvuus.

Teollisuus valmistaa ferroresonanttijännitteen stabilaattoreita teholla 100 W - 8 kW, stabilointikertoimella 20-30. Lisäksi valmistetaan ferroresonanssistabilisaattoreita ilman magneettista shunttia. Niissä oleva magneettivuo F3 on suljettu ilmalle, eli se on vuotovuo. Tämä mahdollistaa stabilisaattorin painon pienentämisen, mutta kaventaa työskentelyalueen 10 %:iin nimellisarvosta Uin stabilointikertoimella kc, joka on viisi.