Стабілізатори напруги

Стабілізатори напруги призначені для підтримання практично незмінної напруги на вході яких-небудь пристроїв автоматики, чутливих до коливань напруги мережі U1.

Головний показник роботи стабілізатора напруги — коефіцієнт стабілізації по напрузі, що показує, в скільки раз відносна зміна напруги на виході стабілізатора (DUст/Uст) менша відносної зміни напруги на його вході (DU/U1):

кст = (DU/U1) : (DUст/Uст), (2.2.1)

де DU = U1max — U1min ; DUст = Uст max - Uст min.

Головні види стабілізаторів трансформаторного принципу дії: феромагнітні стабілізатори насиченого типу і ферорезонансні стабілізатори (що містять ємність С).

Феромагнітний стабілізатор напруги являє собою тристержневий маг-нітопровід, на середньому стержні якого розташована первинна обмотка w1 (рис.2.2.10, а). На правому стержні, що працює в умовах сильного магнітного насичення, розташована вторинна обмотка w2. На лівому ненасиченому стержні розташована компенсаційна обмотка wк. При коливаннях напруги U1 на вході стабілізатора змінюється магнітний потік в середньому стержні, але потік в правому стержні змінюється незначно, так як стержень насичений. Тому коливання напруги U¢2 на вході вторинної обмотки стабілізатора (крива 1 на рис. 2.2.10, б) незначні і компенсуються напругою Uк компенсаційної обмотки, залежність якої від напруги U1 має вигляд прямої лінії, так як лівий стержень стібілізатора ненасичений (пряма 2 на рис.2.2.10,б). При правильному підборі параметрів обмоток і магнітопроводу стабілізатора кут нахилу a прямолінійної ділянки кривої 1 дорівнює куту нахилу прямої 2. В цьому випадку напруга на виході є стабілізованою:

Uст = U¢2 — Uк . (2.2.2)

Так, при коливаннях напруги U1 в межах ±20% від номінального значення при незмінному навантаженні і частоті вихідна напруга коливається в межах ±3%, тобто коефіцієнт стабілізації за напругою кст » 7. Зазвичай, для феромагнітних стабілізаторів кст не перевищує 10. Головні недоліки феромагнітних стабілізаторів: невеликий коефіцієнт стабілізації за напругою, низький ККД (не більше 40-60%), невеликий коефіцієнт потужності (не більше 0,4), несинусоїдальна вихідна напруга. Вказані недоліки обмежують використання феромагнітних стабілізаторів напруги.

image002

Рис. 2.2.10. Електромагнітна схема феромагнітного стабілізатора

напруги і графіки напруг

Ферорезонансний стабілізатор напруги володіє найкращими властивостями (рис.2.2.11,а). Він складається з реактора 1, магнітопровід якого при заданому діапазоні напруги U1 насичений, конденсатора С, автотрансформатора 2, магнітопровід якого ненасичений. Обмотка автотрансформатора 2 ввімкнена так, що напруга на виході стабілізатора

Uст = U¢2 — U¢¢2 , (2.2.3)

де U¢2 — напруга на виводах реактора; U¢¢2 — напруга на виводах автотрансформатора (рис. 2.2.11, а).

image004

Рис. 2.2.11. Електромагнітна схема ферорезонансного стабілізатора

напруги і графіки напруг

Напруга U¢2 завдяки резонансу струмів в контурі L1C, де L1 — індуктив-ність реактора, має різко нелінійну залежність від напруги U1 (крива 1 на рис. 2.2.11, б). Напруга U¢¢2 пропорційна напрузі U1 (пряма 2) і компенсує зміни напруги U¢2 на прямолінійній ділянці 1. При цій умові напруга на виході стабілізатора Uст змінюється незначно при заданому діапазоні коливання напруги на вході стабілізатора (крива 3). ККД ферорезонансного стабілізатора достатньо високий і складає 80-85%, а коефіцієнт стабілізації за напругою кU = 20 ¸ 40.

До недоліків ферорезонансних стабілізаторів відноситься значна залежність коефіцієнту стабілізації від частоти струму в мережі і від коефіцієнту потужності навантаження. Вказані недоліки в цьому стабілізаторі проявляються в меншій мірі, ніж в феромагнітному стабілізаторі. Для послаблення несинусоїдальності вихідної напруги феромагнітних і ферорезонансних стабілізаторів в схему стабілізаторів вводять компенсуючі контури.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”

Оставьте комментарий к статье