Σταθεροποιητές σιδηροσυντονιστικής τάσης - αρχή λειτουργίας
Ο σταθεροποιητής, στον οποίο επιτυγχάνεται σταθεροποιημένη τάση στους ακροδέκτες του μη γραμμικού τσοκ, είναι ο απλούστερος σιδηρομαγνητικός σταθεροποιητής. Το κύριο μειονέκτημά του είναι ο χαμηλός συντελεστής ισχύος. Επίσης, σε υψηλά ρεύματα στο κύκλωμα, τα μεγέθη τσοκ γραμμής είναι πολύ μεγάλα.
Για να μειωθεί το βάρος και το μέγεθος, κατασκευάζονται σιδηρομαγνητικοί σταθεροποιητές τάσης με ένα συνδυασμένο μαγνητικό σύστημα και για να αυξηθεί ο συντελεστής ισχύος, περιλαμβάνεται ένας πυκνωτής σύμφωνα με το κύκλωμα συντονισμού ρεύματος. Ένας τέτοιος σταθεροποιητής ονομάζεται σιδηροσυντονιστής.
Σταθεροποιητές τάσης σιδηροσυντονισμού δομικά παρόμοιοι με τους συμβατικούς μετασχηματιστές (Εικ. 1, α). Το πρωτεύον τύλιγμα w1, στο οποίο εφαρμόζεται η τάση εισόδου Uin, βρίσκεται στο τμήμα 2 του μαγνητικού κυκλώματος, το οποίο έχει μεγάλη διατομή, έτσι ώστε μέρος του μαγνητικού κυκλώματος να βρίσκεται σε ακόρεστη κατάσταση. Μια τάση Uin δημιουργεί μια μαγνητική ροή F2.
Ρύζι. 1. Σχήματα ενός σταθεροποιητή σιδηροσυντονιστικής τάσης: α — κύριος; β — αντικαταστάσεις
Το δευτερεύον τύλιγμα w2, στους ακροδέκτες του οποίου προκαλείται η τάση εξόδου Uout και στο οποίο συνδέεται το φορτίο, βρίσκεται στο τμήμα 3 του μαγνητικού κυκλώματος, το οποίο έχει μικρότερο τμήμα και βρίσκεται σε κορεσμένη κατάσταση. Επομένως, με αποκλίσεις της τάσης Uin και της μαγνητικής ροής F2, η τιμή της μαγνητικής ροής F3 στο τμήμα 3 σχεδόν δεν αλλάζει, το ee δεν αλλάζει. και τα λοιπά. v. δευτερεύουσα περιέλιξη και Uout. Καθώς η ροή F2 αυξάνεται, εκείνο το τμήμα της που δεν μπορεί να περάσει μέσα από το τμήμα 3 κλείνεται μέσω της μαγνητικής διακλάδωσης 1 (F1).
Η μαγνητική ροή F2 σε ημιτονοειδή τάση Uin είναι ημιτονοειδής. Όταν η στιγμιαία τιμή της ροής F2 πλησιάζει το πλάτος, το τμήμα 3 μεταβαίνει σε κατάσταση κορεσμού, η ροή F3 σταματά να αυξάνεται και εμφανίζεται η ροή F1. Έτσι, η ροή μέσω της μαγνητικής διακλάδωσης 1 κλείνει μόνο εκείνες τις στιγμές που η ροή F2 είναι κοντά στην τιμή πλάτους. Αυτό καθιστά τη ροή F3 μη ημιτονοειδή, η τάση Uout γίνεται επίσης μη ημιτονοειδής, η τρίτη αρμονική συνιστώσα εκφράζεται σαφώς σε αυτήν.
Στο ισοδύναμο κύκλωμα (Εικ. 1, β), η παράλληλα συνδεδεμένη αυτεπαγωγή L2 του μη γραμμικού στοιχείου (δευτερεύουσα περιέλιξη) και η χωρητικότητα C σχηματίζουν ένα κύκλωμα σιδηρσυντονισμού με τα χαρακτηριστικά που φαίνονται στο Σχ. 2. Όπως φαίνεται από το ισοδύναμο κύκλωμα, τα ρεύματα στους κλάδους είναι ανάλογα με την τάση Uin. Οι καμπύλες 3 (κλάδος L2) και 1 (κλάδος C) βρίσκονται σε διαφορετικά τεταρτημόρια επειδή τα ρεύματα στην επαγωγή και την χωρητικότητα είναι αντίθετα στη φάση. Το χαρακτηριστικό 2 του κυκλώματος συντονισμού κατασκευάζεται αθροίζοντας αλγεβρικά τα ρεύματα σε L2 και C στις ίδιες τιμές τάσης Uout.
Όπως φαίνεται από τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος συντονισμού, η χρήση ενός πυκνωτή καθιστά δυνατή τη λήψη σταθερής τάσης σε χαμηλά ρεύματα μαγνήτισης, δηλ. σε χαμηλότερη τάση Uin.
Επιπλέον, με έναν πυκνωτή, ο ρυθμιστής λειτουργεί με υψηλό συντελεστή ισχύος. Όσον αφορά τον συντελεστή σταθεροποίησης, εξαρτάται από τη γωνία κλίσης του οριζόντιου τμήματος της καμπύλης 2 προς τον άξονα της τετμημένης. Δεδομένου ότι αυτό το τμήμα έχει σημαντική γωνία κλίσης, είναι αδύνατο να αποκτήσετε μεγάλο συντελεστή σταθεροποίησης χωρίς πρόσθετες συσκευές.
Ρύζι. 2. Χαρακτηριστικά μη γραμμικού στοιχείου σταθεροποιητή σιδηροσυντονιστικής τάσης
Μια τέτοια πρόσθετη συσκευή είναι το πηνίο αντιστάθμισης wk (εικ.3), που βρίσκεται μαζί με το πρωτεύον πηνίο στο ακόρεστο τμήμα 1 του μαγνητικού κυκλώματος. Καθώς το Uin και το F αυξάνονται, το emf αυξάνεται. και τα λοιπά. v. αντισταθμιστικό πηνίο. Συνδέεται σε σειρά με το δευτερεύον τύλιγμα, αλλά έτσι π. και τα λοιπά. γ) το πηνίο αντιστάθμισης ήταν αντίθετο στη φάση ε. και τα λοιπά. v. δευτερεύουσα περιέλιξη. Εάν αυξηθεί το Uin, τότε η εκπομπή αυξάνεται ελαφρώς. και τα λοιπά. v. δευτερεύουσα περιέλιξη. Τάση Uout η οποία καθορίζεται από τη διαφορά στο e. και τα λοιπά. γ. τα δευτερεύοντα και αντισταθμιστικά τυλίγματα διατηρούνται σταθερά λόγω της αύξησης του e. και τα λοιπά. v. αντισταθμιστικό πηνίο.
Ρύζι. 3. Σχέδιο σταθεροποιητή τάσης σιδηροσυντονισμού με πηνίο αντιστάθμισης
Η περιέλιξη w3 έχει σχεδιαστεί για να αυξάνει την τάση κατά μήκος του πυκνωτή, γεγονός που αυξάνει τη χωρητική συνιστώσα του ρεύματος, τον συντελεστή σταθεροποίησης και τον συντελεστή ισχύος.
Τα μειονεκτήματα των σταθεροποιητών σιδηροσυντονιστικής τάσης είναι η μη ημιτονοειδής τάση εξόδου και η εξάρτησή της από τη συχνότητα.
Η βιομηχανία παράγει σταθεροποιητές σιδηροσυντονιστικής τάσης με ισχύ από 100 W έως 8 kW, με συντελεστή σταθεροποίησης 20-30. Επιπλέον, παράγονται σταθεροποιητές σιδηροσυντονισμού χωρίς μαγνητική διακλάδωση. Η μαγνητική ροή F3 σε αυτά είναι κλειστή στον αέρα, δηλαδή είναι ροή διαρροής. Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση του βάρους του σταθεροποιητή, αλλά περιορίζει την περιοχή εργασίας στο 10% της ονομαστικής τιμής Uin με συντελεστή σταθεροποίησης kc ίσο με πέντε.