Ферорезонантни стабилизатори напона - принцип рада

Стабилизатор, у коме се на прикључцима нелинеарне пригушнице добија стабилизовани напон, је најједноставнији феромагнетни стабилизатор. Његов главни недостатак је низак фактор снаге. Такође, при великим струјама у колу, величине пригушница су веома велике.

Да би се смањила тежина и величина, феромагнетни стабилизатори напона се производе са комбинованим магнетним системом, а да би се повећао фактор снаге, кондензатор је укључен према струјном резонантном колу. Такав стабилизатор се назива ферорезонантним.

Ферорезонантни стабилизатори напона структурно слични конвенционалним трансформаторима (слика 1, а). Примарни намотај в1, на који се примењује улазни напон Уин, налази се на одсеку 2 магнетног кола, који има велики попречни пресек, па је тај део магнетног кола у незасићеном стању. Напон Уин ствара магнетни флукс Ф2.

Пиринач. 1. Шема ферорезонантног стабилизатора напона: а — главни; б — замене

Секундарни намотај в2, на чијим стезаљкама се индукује излазни напон Уоут и на који је прикључено оптерећење, налази се у делу 3 магнетног кола, који има мањи пресек и налази се у засићеном стању. Дакле, са одступањима напона Уин и магнетног флукса Ф2, вредност магнетног флукса Ф3 у секцији 3 се скоро не мења, ее се не мења. итд. в. секундарни намотај и Уоут. Како се флукс Ф2 повећава, тај његов део који не може да прође кроз пресек 3 затвара се кроз магнетни шант 1 (Ф1).

Магнетни флукс Ф2 при синусоидном напону Уин је синусоидан. Када се тренутна вредност флукса Ф2 приближи амплитуди, секција 3 прелази у режим засићења, флукс Ф3 престаје да расте и појављује се флукс Ф1. Дакле, флукс кроз магнетни шант 1 затвара се само у оним тренуцима када је флукс Ф2 близу вредности амплитуде. Ово чини флукс Ф3 несинусоидним, напон Уоут такође постаје несинусоидан, трећа хармонска компонента је јасно изражена у њему.

У еквивалентном колу (сл. 1, б) паралелно повезана индуктивност Л2 нелинеарног елемента (секундарни намотај) и капацитивност Ц чине ферорезонантно коло са карактеристикама приказаним на сл. 2. Као што се види из еквивалентног кола, струје у огранцима су пропорционалне напону Уин. Криве 3 (грана Л2) и 1 (грана Ц) налазе се у различитим квадрантима јер су струје у индуктивности и капацитивности супротне по фази. Карактеристика 2 резонантног кола се конструише алгебарским сабирањем струја у Л2 и Ц при истим вредностима напона Уоут.

Као што се види из карактеристика резонантног кола, употреба кондензатора омогућава добијање стабилног напона при ниским струјама магнетизирања, тј. на нижем напону Уин.

Поред тога, са кондензатором, регулатор ради са високим фактором снаге. Што се тиче фактора стабилизације, он зависи од угла нагиба хоризонталног дела криве 2 у односу на осу апсцисе. Пошто ова деоница има значајан угао нагиба, немогуће је добити велики фактор стабилизације без додатних уређаја.

Пиринач. 2. Карактеристике нелинеарног елемента ферорезонантног стабилизатора напона

Такав додатни уређај је компензациони калем вк (сл.3), који се налази заједно са примарним калемом на незасићеном делу 1 магнетног кола. Како се Уин и Ф повећавају, емф расте. итд. в. компензациони калем. Повезан је серијски са секундарним намотајем, али тако нпр. итд. ц) компензациони калем је био супротан у фази е. итд. в. секундарни намотај. Ако се Уин повећа, онда се емисија мало повећава. итд. в. секундарни намотај. Напон Уоут који је одређен разликом у е. итд. ц) секундарни и компензациони намотаји остају константни због повећања е. итд. в. компензациони калем.

Пиринач. 3. Шема ферорезонантног стабилизатора напона са компензационим калемом

Намотај в3 је дизајниран да повећа напон на кондензатору, чиме се повећава капацитивна компонента струје, фактор стабилизације и фактор снаге.

Недостаци ферорезонантних стабилизатора напона су несинусоидални излазни напон и његова фреквентна зависност.

Индустрија производи ферорезонантне стабилизаторе напона снаге од 100 В до 8 кВ, са фактором стабилизације 20-30. Поред тога, производе се ферорезонантни стабилизатори без магнетног шанта. Магнетни флукс Ф3 у њима је затворен за ваздух, односно то је флукс цурења. Ово омогућава смањење тежине стабилизатора, али сужава радну површину на 10% номиналне вредности Уин при фактору стабилизације кц једнаком пет.