Глава шестая
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Б. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ СИЛОЙ
6.17. ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Вследствие падения напряжения в сопротивлениях источника и проводов электрической сети напряжение приемников не остается постоянным. Для уменьшения колебания напряжения некоторые приемники снабжаются стабилизаторами напряжения. Существуют различные стабилизаторы напряжения. Одним из них является феррорезонансный стабилизатор.
Электрическая схема простейшего феррорезонансного стабилизатора напряжения и в. а. х. U2(IL), U1(I) его элементов хL и хL1 приведены на рис. 6.37 и 6.38; в. а. х. U2 (IС) элемента хС дана на рис. 6.39, а. Выводы аb стабилизатора подключаются к источнику синусоидального напряжения, выводы cd — к приемнику электрической энергии.
Стабилизирующее действие стабилизатора напряжения объясняется тем, что в. а. х. U2(IL) обмотки 2 с ферромагнитным магнитопроводом имеет участок fg (см. рис, 6.38), на котором при изменении в широких пределах тока IL напряжение обмотки U2 и, следовательно, приемника изменяется незначительно.
Для получения лучшего стабилизирующего эффекта обмотка 1 с ферромагнитным магнитопроводом должна быть рассчитана так, чтобы при наибольшем напряжении на ней ферромагнитный материал магнитопровода был не насыщен и в. а, х. обмотки U1 (I) была практически прямолинейной. С этой целью магнитопровод обмотки 1 выполняется, в частности, с воздушным зазором.
С целью упрощения анализа соотношений в цепи стабилизатора напряжения будем считать, что: обмотки 1 и 2 идеализированные и, кроме того, отсутствуют потери мощности в магнитопроводах; несинусоидальные токи катушки заменены эквивалентными синусоидальными; приемник отключен.
 |
| Рис. 6.37. Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения |
 |
| Рис. 6.38. В. а. х. индуктивных элементов xl и xl1 |
Рассмотрим, что происходит в цепи стабилизатора при изменении напряжения U источника, считая пока, что конденсатор с сопротивлением хC отсутствует и I = IL.
Допустим, что напряжение U увеличилось на ΔU. Это приведет к увеличению тока I = IL на ΔI = ΔIL напряжений U1 и U2 соответственно на ΔU1 и ΔU2. Очевидно, при сделанных допущениях ΔU1 + ΔU2 = ΔU.
Как следует из рис. 6.38, при изменении напряжения источника U напряжение U2 на обмотке 2 изменяется незначительно; изменение напряжения U приводит в основном к изменению напряжения U1 обмотки 1.
Участку fg в. а. х. U2(IL) обмотки 2 соответствует при отсутствии конденсатора значительный ток обмотки 1 и источника, что нежелательно. Для уменьшения тока обмотки 1 и источника параллельно с обмоткой 2 включают конденсатор.
Для выявления соотношения между приращениями входного U и выходного U2 напряжений стабилизатора при наличии конденсатора произведем следующие преобразования: заменим мысленно параллельно соединенные обмотку 2 и конденсатор эквивалентным элементом хэк , имеющим соответственно эквивалентную в. а. х. U2(I); заменим элемент хэк и обмотку 1 эквивалентным элементом хэк1, имеющим в. а. х. U (I).
Построение в. а. х. U2(I) производится на основании следующих соображений: так как ток IL отстает по фазе относительно напряжения U2 на угол π/2, а ток IC опережает указанное напряжение на такой же угол, то при любом напряжении U2 между токами должно существовать соотношение: I = |IL - IC|.
В. а. х. U2(I), построенная в соответствии с указанными соотношением с помощью в. а. х. U2(IL) и U2(IC), приведена на рис. 6.39, а. Резонанс токов в цепи наступает при напряжении U2 = Uk, при котором IL = IC и I = 0. Участок klО в. а. х. U2(I), на котором IL < IС, приниматься во внимание и изображаться в дальнейшем не будет.
Построение в. а. х. U(I) производится на основании следующих соображений: поскольку напряжение U2 (при IL > IC) и напряжение
 |
Рис. 6.39. К построению в. а. х. U2(I) и U(I) феррорезонансного стабилизатора напряжения |
U опережают ток I на угол π/2, при любом значении тока I между напряжениями существует следующее соотношение:
U = U1 + U2:
В. а. х. U(I), построенная в соответствии с указанным соотношением с помощью в. а. х. U1(I) и U2(I),дана на рис. 6.39, б.
Как видно, при значительном изменении напряжения источника ΔU = U" - U' выходное напряжение изменяется на относительно небольшое значение ΔU2 = U"2 - U'2.
Путем небольшого усложнения электрической цепи стабилизатора напряжения можно получить практически неизменное напряжение U2 при колебании напряжения источника.
Феррорезонансные стабилизаторы просты по устройству, надежны в работе, имеют относительно небольшую стоимость и практически неограниченный срок службы. К недостаткам следует отнести несинусоидальность формы кривой выходного напряжения и относительно большую массу.