Stabilisator tegangan Ferroresonant - prinsip operasi

Stabilizer, di mana tegangan yang distabilkan diperoleh di terminal choke nonlinier, adalah stabilizer feromagnetik yang paling sederhana. Kerugian utamanya adalah faktor daya yang rendah. Juga, pada arus tinggi di sirkuit, ukuran line choke sangat besar.

Untuk mengurangi berat dan ukuran, penstabil tegangan feromagnetik diproduksi dengan sistem magnet gabungan, dan untuk meningkatkan faktor daya, sebuah kapasitor dimasukkan sesuai dengan rangkaian resonansi arus. Stabilizer semacam itu disebut ferroresonant.

Stabilisator tegangan Ferroresonant secara struktural mirip dengan transformator konvensional (Gbr. 1, a). Belitan primer w1, yang diberi tegangan input Uin, terletak di bagian 2 dari sirkuit magnetik, yang memiliki penampang besar, sehingga bagian dari sirkuit magnetik dalam keadaan tidak jenuh. Tegangan Uin menghasilkan fluks magnet F2.

Beras. 1. Skema stabilisator tegangan ferroresonant: a — main; b - substitusi

Belitan sekunder w2, pada terminal yang tegangan keluarannya Uout diinduksi dan beban dihubungkan, terletak di bagian 3 dari rangkaian magnetik, yang memiliki bagian yang lebih kecil dan dalam keadaan jenuh. Oleh karena itu, dengan penyimpangan tegangan Uin dan fluks magnet F2, nilai fluks magnet F3 pada bagian 3 hampir tidak berubah, ee tidak berubah. dll. v. belitan sekunder dan Uout. Saat fluks F2 meningkat, bagian yang tidak dapat melewati bagian 3 ditutup melalui shunt magnet 1 (F1).

Fluks magnet F2 pada tegangan sinusoidal Uin adalah sinusoidal. Ketika nilai sesaat fluks F2 mendekati amplitudo, bagian 3 masuk ke mode saturasi, fluks F3 berhenti meningkat dan fluks F1 muncul. Dengan demikian, fluks melalui shunt magnetik 1 menutup hanya pada saat-saat ketika fluks F2 mendekati nilai amplitudo. Ini membuat fluks F3 non-sinusoidal, tegangan Uout juga menjadi non-sinusoidal, komponen harmonik ketiga dinyatakan dengan jelas di dalamnya.

Dalam rangkaian ekuivalen (Gbr. 1, b), induktansi L2 yang terhubung paralel dari elemen non-linier (belitan sekunder) dan kapasitansi C membentuk sirkuit feroresonan dengan karakteristik yang ditunjukkan pada Gambar. 2. Seperti dapat dilihat dari rangkaian ekuivalen, arus pada cabang sebanding dengan tegangan Uin. Kurva 3 (cabang L2) dan 1 (cabang C) terletak di kuadran yang berbeda karena arus dalam induktansi dan kapasitansi berlawanan fase. Karakteristik 2 dari rangkaian resonansi dibangun dengan menjumlahkan secara aljabar arus di L2 dan C pada nilai tegangan yang sama Uout.

Seperti dapat dilihat dari karakteristik rangkaian resonansi, penggunaan kapasitor memungkinkan untuk memperoleh tegangan yang stabil pada arus magnetisasi rendah, mis. pada Uin tegangan rendah.

Selain itu, dengan kapasitor, regulator bekerja dengan faktor daya tinggi. Adapun faktor stabilisasi tergantung pada sudut kemiringan bagian horizontal kurva 2 terhadap sumbu absis. Karena bagian ini memiliki sudut kemiringan yang signifikan, tidak mungkin mendapatkan faktor stabilisasi yang besar tanpa perangkat tambahan.

Beras. 2. Karakteristik elemen nonlinier dari penstabil tegangan feroresonan

Perangkat tambahan semacam itu adalah koil kompensasi wk (gbr.3), yang terletak bersama dengan koil primer pada bagian 1 sirkuit magnetik yang tidak jenuh. Saat Uin dan F meningkat, ggl meningkat. dll. v. koil kompensasi. Terhubung secara seri dengan belitan sekunder, tetapi begitu e. dll. c.kompensasi kumparan berlawanan dalam fase e. dll. v. belitan sekunder. Jika Uin meningkat, maka emisinya sedikit meningkat. dll. v. belitan sekunder. Tegangan Uout yang ditentukan oleh selisih e. dll. c.lilitan sekunder dan kompensasi dijaga konstan karena peningkatan e. dll. v. koil kompensasi.

Beras. 3. Skema penstabil tegangan feroresonan dengan koil kompensasi

Belitan w3 dirancang untuk meningkatkan tegangan melintasi kapasitor, yang meningkatkan komponen kapasitif arus, faktor stabilisasi, dan faktor daya.

Kerugian dari stabilisator tegangan feroresonan adalah tegangan keluaran non-sinusoidal dan ketergantungan frekuensinya.

Industri memproduksi stabilisator tegangan ferroresonant dengan daya dari 100 W hingga 8 kW, dengan faktor stabilisasi 20-30. Selain itu, stabilisator feroresonan tanpa pirau magnet diproduksi. Fluks magnet F3 di dalamnya tertutup ke udara, yaitu fluks bocor. Hal ini memungkinkan untuk mengurangi bobot stabilizer, tetapi mempersempit area kerja hingga 10% dari nilai nominal Uin pada faktor stabilisasi kc sama dengan lima.