Ferroresonant voltaj stabilizatörleri - çalışma prensibi

Doğrusal olmayan bobinin terminallerinde stabilize edilmiş bir voltajın elde edildiği stabilizatör, en basit ferromanyetik stabilizatördür. Ana dezavantajı, düşük güç faktörüdür. Ayrıca devredeki yüksek akımlarda hat şok bobinlerinin boyutları çok büyüktür.

Ağırlığı ve boyutu azaltmak için ferromanyetik voltaj stabilizatörleri kombine bir manyetik sistemle üretilir ve güç faktörünü artırmak için akım rezonans devresine göre bir kapasitör dahil edilir. Böyle bir dengeleyiciye ferrorezonant denir.

Yapısal olarak geleneksel transformatörlere benzeyen ferrorezonans voltaj stabilizatörleri (Şekil 1, a). Uin giriş voltajının uygulandığı birincil sargı w1, manyetik devrenin büyük bir kesite sahip olan 2. bölümünde bulunur, böylece manyetik devrenin bu kısmı doymamış bir durumdadır. Bir voltaj Uin, manyetik bir akı F2 oluşturur.

Pirinç. 1. Bir ferrorezonant voltaj dengeleyicinin şemaları: a - ana; b - ikameler

Uout çıkış voltajının indüklendiği ve yükün bağlı olduğu terminallerdeki sekonder sargı w2, daha küçük bir bölüme sahip olan ve doymuş durumda olan manyetik devrenin 3. bölümünde bulunur. Bu nedenle, Uin voltajı ve F2 manyetik akısındaki sapmalarla, bölüm 3'teki manyetik akı F3'ün değeri neredeyse değişmez, ee değişmez. vesaire. v. sekonder sargı ve Uout. F2 akısı arttıkça, 3. bölümden geçemeyen kısmı manyetik şant 1 (F1) vasıtasıyla kapatılır.

Sinüzoidal bir voltaj Uin'deki manyetik akı F2 sinüzoidaldir. F2 akısının anlık değeri genliğe yaklaştığında, bölüm 3 doygunluk moduna geçer, F3 akısının artışı durur ve F1 akısı belirir. Böylece, manyetik şant 1 içinden geçen akı, yalnızca akı F2'nin genlik değerine yakın olduğu anlarda kapanır. Bu, F3 akısını sinüzoidal olmayan hale getirir, Uout voltajı da sinüsoidal olmayan hale gelir, üçüncü harmonik bileşen içinde açıkça ifade edilir.

Eşdeğer devrede (Şekil 1, b), doğrusal olmayan elemanın (ikincil sargı) paralel bağlı endüktansı L2 ve C kapasitansı, Şekil 1'de gösterilen özelliklere sahip bir ferrorezonans devresi oluşturur. 2. Eşdeğer devreden de görülebileceği gibi dallardaki akımlar Uin gerilimi ile orantılıdır. Eğri 3 (L2 kolu) ve 1 (C kolu) farklı kadranlarda bulunur, çünkü endüktans ve kapasitanstaki akımlar zıt fazdadır. Rezonans devresinin 2. karakteristiği, L2 ve C'deki akımların Uout aynı voltaj değerlerinde cebirsel olarak toplanmasıyla oluşturulur.

Rezonans devresinin özelliklerinden de görülebileceği gibi, bir kapasitörün kullanılması, düşük mıknatıslanma akımlarında, yani sabit bir voltaj elde etmeyi mümkün kılar. daha düşük voltajda Uin.

Ayrıca kondansatör ile regülatör yüksek güç faktörü ile çalışır. Stabilizasyon faktörü ise, eğri 2'nin yatay kısmının apsis eksenine olan eğim açısına bağlıdır. Bu bölüm önemli bir eğim açısına sahip olduğundan, ek cihazlar olmadan büyük bir stabilizasyon faktörü elde etmek imkansızdır.

Pirinç. 2. Bir ferrorezonant voltaj dengeleyicinin doğrusal olmayan bir elemanının özellikleri

Böyle bir ek cihaz, manyetik devrenin doymamış bölümü 1 üzerinde birincil bobin ile birlikte bulunan dengeleyici bobin wk'dir (şekil 3). Uin ve F arttıkça emf artar. vesaire. v. dengeleme bobini. İkincil sargı ile seri olarak bağlanır, ancak bu nedenle e. vesaire. c. dengeleme bobini faz e'de zıttı. vesaire. v. sekonder sargı. Uin artarsa, emisyon biraz artar. vesaire. v. sekonder sargı. e'deki farkla belirlenen Voltaj Uout. vesaire. c. sekonder ve dengeleyici sargılar, e'deki artış nedeniyle sabit tutulur. vesaire. v. dengeleme bobini.

Pirinç. 3. Dengeleme bobinli bir ferrorezonans voltaj dengeleyici şeması

Sargı w3, akımın kapasitif bileşenini, stabilizasyon faktörünü ve güç faktörünü artıran kapasitör boyunca gerilimi artırmak için tasarlanmıştır.

Ferrorezonant voltaj stabilizatörlerinin dezavantajları, sinüzoidal olmayan çıkış voltajı ve bunun frekans bağımlılığıdır.

Endüstri, 20-30 stabilizasyon faktörü ile 100 W ila 8 kW gücünde ferrorezonans voltaj stabilizatörleri üretir. Ayrıca manyetik şantsız ferrorezonant stabilizatörler üretilmektedir. İçlerindeki manyetik akı F3, havaya kapalıdır, yani bir kaçak akıdır. Bu, stabilizatörün ağırlığını azaltmayı mümkün kılar, ancak çalışma alanını beşe eşit bir stabilizasyon faktörü kc'de Uin nominal değerinin %10'una kadar daraltır.