14. Регуляторы-стабилизаторы.

• Дать определения регуляторов, стабилизаторов.

• Указать основные параметры стабилизации.

• Дать классификацию регуляторов-стабилизаторов переменного и постоянного напряжения.

Ответ

Электрические агрегаты, осуществляющие стабилиза­цию напряжения в пределах широкого диапазона уров­ней стабилизации, называются регуляторами-стабилиза­торами. Если такой агрегат предназначен для стабили­зации напряжения в очень узком диапазоне, то его принято называть стабилизатором. Агрегаты, предназна­ченные для глубокого изменения напряжения, принято в технике называть регуляторами напряжения.

Регуляторы-стабилизаторы напряжения, так же как и регуляторы-стабилизаторы других параметров элек­троэнергии, например тока или частоты, могут рассмат­риваться как преобразователи электроэнергии в том смысле, что они изменяют (преобразуют) ее параметры и качество.

На выходное напряжение преобразователя электроэнергии влияют различные факторы: изменение входного напряжения м тока нагрузки, температура окружающей среды и др. Поскольку они вызывают изменения выходного напря­жения, их в этом смысле называют возмущающими. Точ­ность поддержания напряжения при воздействии различ­ных возмущающих факторов характеризуется соответст­вующими параметрами стабилизации.

Основным, обычно наиболее сильным возмущающим фактором является изменение входного напряжения ре­гулятора-стабилизатора (или другого типа преобразова­теля). Стабильность выходного напряжения при измене­ниях входного характеризуется коэффициентом стабили­зации по напряжению , который определяется сле­дующим выражением:

Где -установленные входное и выходное напряжения; -отклонения входного и выходного напряжений.

Влияние на выходное напряжение нагрузки учитывается внутренним (выходным сопротивлением преобразователя

где -отклонение выходного напряжения, вызванное изменением нагрузки; -изменение тока нагрузки.

Отклонение выходного напряжения, вызванное изменением температуры элементов преобразователя, характеризуют коэффициентом стабилизации напряжения по температуре , измеряемой при неизменных значениях входного напряжения и тока нагрузки:

Где -отклонение выходного напряжения, вызванное изменением температуры; -изменение окружающей среды (в установившемся тепловом режиме это соответствует изменению температуры элементов преобразователя).

Классификация.

Регуляторы стабилизаторы переменного напряжения: Магнитные и магнитополупроводниковые.

Регуляторы-стабилизаторы постоянного тока: параметрические, непрерывного действия, импульсные или ключевые.

14. Импульсные стабилизаторы

• Указать назначение импульсных стабилизаторов.

• Описать принцип работы стабилизатора.

• Изобразить эквивалентную схему, диаграммы выходного напряжения.

• Дать определение скважности. Указать виды модуляции напряжения.

Ответ

Импульсные стабилизаторы предназначены для стабилизации напряжения в узком диапазоне.

В основе работы импульсных, или ключевых, стаби­лизаторов напряжения лежит следующий принцип. Пред­положим, что нагрузка подключена к источнику напря­жения через ключевой элемент К, который периодически замыкается и размыкается. Времена замк­нутого (t₃) и разомкнутого (t_р) состояний ключа можно автоматически изменять, воздействуя на него сигналами, поступающими из системы управления СУ. В результате к нагрузке будет приложено импульсное напряжение, форма которого соответствует диаграмме, представлен- ной на рисунке. Очевидно, что среднее значение напряжения на нагрузке будет зависеть от соотношения времен замкнутого и разомкнутого состоянии ключа К. Согласно определению среднего значения напряжения можно записать:

где — среднее значение напряжения па нагрузке; Т= -период переключения ключа К; f=1/T- частота переключения ключа К.

Отношение q=Т/ называют скважностью работы ключа. Изменяя скважность q, можно регулировать выходное напряжение на нагрузке. Регулирование напряжения в рассматриваемой схеме за счет изменения скважности можно рассматривать как модуляцию входного напряжения ключом К. Возможны три способа модуляции входного напряжения:

1. широтно-импульсная модуляция (ШИМ), когда время — переменное, а частота f — постоянная;

2. частотно-импульсная модуляция (ЧИМ), когда время t₃ — постоянное, а частота f — переменная;

3. широтно-частотная модуляция, когда время и частота f — переменные.