Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

В параметрических стабилизаторах используют различные схемные включения линейных и нелинейных элементов.

Простейший стабилизатор напряжения состоит из последователь­ного соединения линейного Z_л и нелинейного Z_нл сопротивлений, вольт-амперная характеристика которого имеет участок Z_нл»const. Такую характеристику имеют варисторы U(I), дроссели насыщения Z(I),нелинейные конденсаторы Z(I)и др. Выходное напряжение U_стснимается в схеме с не­линейного элемента. Эффект стабилизации определяется тем, что DU_n >> DU_ст.

Параметрические стабилизаторы на активных сопротивлениях имеют слишком малый к.п.д. вследствие активных потерь в линейном и не­линейном элементах и поэтому применяются лишь для небольших мощ­ностей - до нескольких ватт.

В цепях переменного тока более высоких мощностей применяют­ся параметрические стабилизаторы на реактивных сопротивлениях: в качестве линейного элемента Z_л используют обычно нена­сыщенный дроссель L₁, а нелинейного Z_нл - насыщенный L₂. Нагрузка подключается параллельно нелинейному элементу.

Последовательное соединение линейного и нелинейного дроссе­лей образует простейший ферромагнитный стабилизатор. Ему присущи следующие недостатки: малое значение коэффициента стабилизации K_U (единицы), неси­нусоидальная форма кривой выходного напряжения, малый диапазон стабилизации, низкий КПД, вследствие чего подобная схема при­менения не нашла.

Можно существенно повысить значение коэффициента стабилиза­ции K_U и расширить диапазон входного напряжения упомянутого стаби­лизатора, если уменьшить величину DU_ст путём введения в схему дополнительного компенсирующего напряжения U_к. Существуют два основных метода компенсации: напряжением, пропорциональным напряжению на линейном дросселе или напряжением, пропорциональным напряжению сети. Компенсирующее напряжение необходимо потому, что одним только выбором материала сердечника насыщенного дросселя довести DU_ст до нуля не удается из-за конечной крутизны кривой намагничивания на участке насыщения. Поэтому создают последовательный или парал­лельный феррорезонансный контур. КПД схемы можно существенно повысить (до 0,7 - 0,8), если параллельно нелинейному дросселю подключить вспомогательную ли­нейную емкость С. Оба указанных способа применяются в современных феррорезонансных стабилизаторах. Наиболее эффективным является стабилизатор с феррорезонансом токов.

Построим результирующую ВАХ нелинейного контура, который настроен в резонанс при U_{сети ном}. Поэтому ток, потребляемый контуром в точке А:

При малых напряжениях индуктивность дросселя велика, ток мал и результирующий ток имеет ёмкостный характер. В т. А. (резонанс) и при дальнейшем повышении напряжения I имеет индуктивный характер и резко увеличивается, что соответствует уменьшению индуктивности. При этом напряжение на контуре изменяется меньше чем на отдельном дросселе насыщения: стабильность выходного напряжения U₂ значительно больше.

Феррорезонансные стабилизаторы просты, надёжны, КПД достигает 85%, стойки к электрическим и механическим перегрузкам, работают в широком диапазоне температур. Выходные мощности - от 100вт до 10квт. Коэффициент стабилизации по напряжению К_U=15…30.

Недостатки: чувствительны к изменению частоты. Так, при выходное напряжение изменяется на ! Имеют существенную массу и объём, несинусоидальность напряжения .

Контрольные вопросы

1. Изложите принцип действия стабилизатора напряжения со ступенчатым регулированием.

3. Назовите основные параметры стабилизаторов и объясните их физический смысл.

4. Что дает использование феррорезонанса при построении стабилизаторов напряжения с насыщенным дросселем?

5. Как классифицируются стабилизаторы напряжения?