3.4 Параметрический стабилизатор переменного тока с дросселем насыщения
В данной схеме в качестве ЛЭ представлен дроссель Lл, сердечник которого работает в линейном режиме на линейной части петли гистерезиса. Lн – насыщенный нелинейный сердечник. ВАХ имеет точно такой же вид, как было рассмотрено выше в разделе «Принцип действия параметрического стабилизатора». Для того, чтобы дроссель был насыщен необходима значительная реактивная мощность, поэтому кпд и cosφ данной схемы будут невысокими. Чтобы устранить этот недостаток, параллельно Lн включают конденсатор С, в результате чего получается феррорезонансный стабилизатор.
Где линейный элемент Lл, а нелинейный LнС – феррорезонансный контур.
Рассмотрим векторную диаграмму при резонансе токов:
I = Il + Ic= 0, а сопротивление контура в точке резонанса Zк=U/ I=U/ 0=
Построим ВАХ феррорезонансного контура, учитывая характер токов в ветвях.
Характеристику контура получим складывая токи при одинаковых напряжениях.
Суммарная ВАХ имеет характерную точку А – точка феррорезонанса, при этом от сети ток не потребляется, а сердечник уже насыщен, т. е. проявляются нелинейные свойства элемента и происходит стабилизация.
Сопротивление
контура при этом, учитывая потери, будет
очень большим и активным, поэтому
энергетические показатели (КПД и
)
повышаются, по сравнению с первой схемой.
Недостатки данной схемы: малый коэффициент стабилизации т.к. ВАХ нелинейного элемента имеет некоторый подъём. Для устранения этого недостатка в стабилизатор вводится компенсационная обмотка (КО), и схема его имеет вид:
КО имеет небольшое количество витков Wко и располагается на сердечнике линейного дросселя Lл. Она сфазирована так, что напряжение на ней будет находится в противофазе с напряжением на параллельном контуре.
Тогда:
Uвых = ULн+С - Uко
Построим ВАХ КО:
Если стабилизатор работает с неноминальным током, то произойдёт перекомпенсация, т.е. с увеличением Uвх напряжение Uвых будет уменьшаться. КО компенсирует только подъем ВАХ нелинейного элемента.
3.5 Принцип действия компенсационного стабилизатора
Компенсационный стабилизатор является системой автоматического регулирования напряжения. Его функциональная схема имеет вид:
РЭ – регулирующий элемент.
УС – усилитель.
СС – схема сравнения.
ЗЭ – задающий элемент.
Uвх – входное напряжение, передается на выход (Rн) через последовательно включенное сопротивление регулирующего элемента.
Uвых - подаётся на один из входов схемы сравнения, на второй вход подаётся Uэталонное (напряжение постоянное по величине) с задающего элемента (ЗЭ). СС непрерывно сравнивает эти две величины и если между ними под влиянием дестабилизирующих факторов возникает разница, то на выходе СС вырабатывается сигнал рассогласования, который поступает на усилитель (усиливается) и воздействует на регулирующий элемент (РЭ) изменяя его сопротивление, таким образом, чтобы сигнал рассогласования уменьшился до 0.
Рассмотрим пример: предположим, что Uвх увеличится, начнёт увеличиваться Uвых, возникает сигнал рассогласования, который заставит увеличится сопротивление РЭ, сопротивление на выходе станет эталонным. Таким образом, влияние дестабилизирующих факторов компенсируется изменением сопротивления РЭ.