§ 4.9. ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Принцип стабилизации напряжения с помощью нелинейных элементов можно пояснить на примере цепи, состоящей из двух резисторов (рис. 4-32, а): линейного (например, обычный реостат) и нелинейного (например, термистор — нелинейный резистор, сопротивление которого сильно уменьшается при нагревании протекающим током). Характеристика нелинейного резистора (4-32, 6) показывает, что изменения тока через него в пределах прямолинейного горизонтального участка не вызывает сколь-нибудь заметного изменения напряжения на его зажимах.
В рассматриваемой (последовательной) цепи (см. рис. 4-32, а), как известно, питающее напряжение U распределяется на пропорционально их сопротивлениям. Однако при изменениях U напряжение на также будет изменяться, тогда как напряжение на будет оставаться практически неизменным (стабилизированным) .
Рассмотренный простейший стабилизатор напряжения на резисторах имеет слишком низкий КПД из-за активных потерь.
В цепях переменного тока стабилизация напряжения осуществляется реактивными сопротивлениями с использованием параллельной феррорезонансной цепи (рис. 4-33). Здесь — линейный дроссель, в его сердечнике амплитуда магнитного потока не достигает магнитного насыщения и сердечник работает на вертикальном
Рис. 4-33
участке кривой намагничивания, — нелинейный дроссель, амплитуда магнитной индукции в его сердечнике доведена до насыщения; падение напряжения (стабилизированное напряжение) на феррорезонансном контуре почти не зависит от тока в нем (см. рис. 4-32, 6).
В практических конструкциях феррорезонансных стабилизаторов осуществляют ряд мер для улучшения их показателей. Так, для уменьшения массы и габаритов стабилизатор имеет объединенную магнитную систему. Для получения стабилизированного напряжения, равного номинальному напряжению сети, если последнее много ниже номинала, нелинейный дроссель выполняют по схеме повышающего трансформатора или автотрансформатора. Для компенсации нестабильности напряжения на контуре из-за негоризонтальности его характеристики вводят компенсирующую обмотку, располагая ее на сердечнике линейного дросселя, но с намоткой противоположного направления. Наконец, конденсатор С феррорезонансного контура подключают к обмотке нелинейного дросселя через дополнительную обмотку, являющуюся продолжением основной обмотки этого дросселя.
Это позволяет за счет увеличения индуктивности уменьшить емкость (и габариты) конденсатора, а также улучшить коэффициент мощности.
Схема улучшенного стабилизатора изображена на рисунке 4-34. Здесь роль линейного дросселя выполняет широкий стержень с сетевой обмоткой и магнитным шунтом МШ, а роль нелинейного дросселя — узкий стержень с обмотками При изменении сетевого напряжения насыщенный поток почти не изменяется, поэтому изменение ЭДС самоиндукции сетевой обмотки осуществляется изменяющимся потоком . В этом стабилизаторе ЭДС компенсирующей обмотки пропорциональна напряжению сети, а не напряжению линейного дросселя. Последнее, как известно, зависит еще и от тока нагрузки. Применение трансформатора в стабилизаторе позволяет получить на выходе номинальное напряжение при низком напряжении сети, а также изолировать цепи питания и нагрузки друг от друга.
Для питания стабилизированным напряжением контрольно-измерительных приборов, регулирующих и исполнительных
Рис. 4-34
Рис. 4-35
устройств промышленной электроавтоматики, электроприборов и аппаратуры бытового назначения (радиоприемники, телевизоры) промышленность выпускает феррорезонансные стабилизаторы напряжения мощностью от 100 ВА до для напряжений 127,220 и 380 В. Маломощные стабилизаторы (100—750 ВА) обычно выполняют по схеме рисунка 4-33 на стабилизированные напряжения 110 и 220 В с пределами колебаний напряжений сети 95— 120 и 185—230 В соответственно.