45. Тиристорні стабілізатори напруги: принцип дії, схеми, область застосування. Компенсаційні стабілізатори змінної напруги і струму: принцип будування, схеми, параметри, область застосування.

На рисунке изображена принципиальная схема тиристорного стабилизатора напряжения в цепи переменного тока с использованием пары встречно-параллельных тиристоров в первичной цепи трансформатора.

При высоких мощностях устройства используют шунтирующие диоды совместно с встречно-параллельными тиристорами, включенные в противоположном направлении. При этом возможно использование одной системы управления для отрицательной и положительной полуволны входного напряжения. Без шунтирующих диодов обязательно должны быть две разделенные системы управления для надежной работы схемы. Диоды обеспечивают непрерывное протекание тока в моменты перекоммутации и защищают ключи от обратного напряжения.

Временные зависимости для напряжений в схеме импульсного стабилизатора имеют вид:

Система управления формирует повторный импульс с небольшим интервалом для гарантированного включения тиристора. При сравнении напряжения обратной связи (Uос), снимаемого с нижнего плеча делителя R_2 , с пилообразным напряжением изменяется фаза подачи управляющего импульса в соответствии с полярностью напряжения сети (1 для положительной полуволны напряжения, 2 - для отрицательной). Частота пилообразного напряжения должна совпадать с частотой питающей сети для обеспечения синхронной работы схемы. Закрывание тиристоров обеспечивается подачей обратного напряжения на анод за счет смены полярности напряжения сети. Усилитель мощности (УМ) обеспечивает гальваническую развязку цепей и гарантирует надежное открывание тиристора за счет достаточной мощности управляющего сигнала.

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 U_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 U_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 .

46. Особливості розробки технічного завдання на проектування. Цілі та задачі. Моделювання електричних та енергетичних процесів пристроїв і систем електроживлення. Системний підхід при проектуванні. Приклади розрахунку показників якості пристроїв електроживлення (трансформаторів, випрямлячів, стабілізаторів).

При разработке технического задания на проектирования блока питания не обходимо знать полезную выходную мощность, которую должен обеспечить на своем выходе блок питания, вид нагрузки, точность поддержания выходного напряжения при изменениях как нагрузки, так и напряжения сети. Целью такой разработки является создание источника питания, который бы обеспечил необходимые требования, предъявляемые к нему.

При проектировании таких устройств необходим системный подход, который бы использовал и возможности программного расчета и компьютерного моделирования схемы устройства, которая позволяла бы сразу проверить качественные показатели устройства на компьютерной программе.

Для этого сейчас используются различные системы копьтерного моделирования Матлаб, Мультисим, микрокеп и другие.