Феррорезонансный стабилизатор напряжения: достоинства и недостатки

Расчет мощности

Выше неоднократно отмечалось, что при выборе стабилизатор важно учесть такой критерий, как мощность. ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Реле контроля фаз и напряжения – для чего предназначено, устройство и принцип работы

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Реле контроля фаз и напряжения – для чего предназначено, устройство и принцип работы

Для получения стабильных 220В на выходе требуется зафиксировать два ключевых показателя — суммарную мощность электрических приборов, а также напряжение в сети.

Алгоритм действий имеет следующий вид:

Замеряем U в часы пиковых нагрузок (по вечерам), для этого можно воспользоваться мультиметром.
Вычисляем общую мощность имеющегося оборудования в доме, в квартире или на даче, учитывая пусковые токи. Номинальный параметр можно узнать из паспорта, посмотреть на самом приборе или в инструкции

При расчете важно учесть постоянно работающее оборудование, такое как холодильник, ТВ, бойлер и другое. Нельзя забывать и за другую технику, которая включается время от времени — фен, электрический чайник и другое

Если речь идет о частном доме или даче, стоит учесть уличное освещение, полив и привод открытия (закрытия) ворот с помощью электромагнитного замка
Как уже отмечалось, важно брать во внимание и пусковые токи, которые в 3-6 раз могут превышать номинальные. Такая особенность характерна для водяных насосов, сплит систем, холодильника и других аппаратов.

Итоговая мощность выбранного стабилизатора должна быть на 20% больше расчетного параметра. Это делается для того, чтобы в будущем иметь возможность подключить дополнительные приборы.

Самые популярные производители

Сегодня существует более десятка российских и зарубежных компаний, успешно производящих стабилизаторы напряжения. Продукты каждой из них отличаются по дизайну, производительности, типу питания и способу стабилизации. У каждой компании есть схожие по параметрам продукты. Но лишь во время использования их в деле мы узнаём как о плюсах, так, к сожалению, и о минусах. Некоторые компании уже потеряли квоту доверия, но остальные, благодаря качественной продукции, стараются держать марку. Вот какие производители популярны в нашей стране у потребителей:

Российские бренды – Полигон, Норма М, Стабвольт, Каскад;

Китайские бренды: Solby, Fnex, Sassin, Вольтрон, Вото;

Западные бренды: Ortea, Orion.

Зарубежные бренды хотя и качественнее, но уступают по уровню спроса китайским и российским продуктам. Причина нелюбви российских потребителей кроется в ценах. Если отечественный продукт весьма неплох и значительно дешевле, то зачем переплачивать?

Режимы эксплуатации

Эти режимы чаще всего зависят от различных факторов. На режим влияет мощность и вид прибора. Мощность устройства может быть различной и подбирать ее нужно, учитывая вид подключаемых устройств, которые планируется подсоединять для работы. Режимы работы выпрямляющего прибора зависят от следующих видов нагрузки:

• Индуктивная.
• Емкостная.
• Активная.

Чисто активная нагрузка существует очень редко. Она требуется только в цепях без ограничения переменного значения прибора. Если вам нужно применить емкостную нагрузку, то нужно знать, что она служит только для стабилизаторов, имеющих малую мощность. Реакция определяется емкостью сопротивления, намного меньшего, чем нагрузка.

Виды стабилизаторов напряжения

Стабилизатор электрического напряжения – это такое устройство, на выводе которого имеется возможность снимать электрическую энергию высокого качества (со стабильными параметрами по Uном. и fном.) при подачи на его ввод электрического тока низкого качества (с не стабильными параметрами по Uном. и fном.).

Данные виды аппаратуры, в зависимости от того, с каким типом оборудования работают, выполняют различные функции:

• Предохраняют от перегрева электродвигатели, так как они теряют мощность и при падении частоты (завал частоты), и при устойчивом снижении величины Uном.
• Предохраняют полупроводниковые приборы, так они очень чувствительны даже к кратковременному повышению напряжения.
• Обеспечивают точность работы полупроводниковых приборов и компьютерной техники, так как при завале частоты их полупроводниковые элементы могут изменять свои характеристики.
• Служат дополнительным разделителем сети и тем самым предохраняют электроаппаратуру от коротких замыканий и грозовых перенапряжений во внешней распределительной сети.
• При работе с нагревательными устройствами обеспечивают заданное преобразование энергии с электрической в тепловую.

По выходным характеристикам стабилизаторы делятся на три большие группы:

• однофазные стабилизаторы;
• трехфазные стабилизаторы;
• стабилизаторы постоянного напряжения.

Стабилизирующие устройства в основном характеризуются той мощностью, которую они способны пропускать через себя, обеспечивая означенное качество электрического тока:

• в первую очередь, по напряжению;
• во вторую очередь, по частоте;
• в третью очередь, по быстродействию ответа на изменившиеся параметры входного электрического тока по Uном. и fном.

В зависимости от конкретного функционального назначения стабилизаторы выпускаются мощностью от сотен Вт до сотен КВт. От этого параметра зависят и физические параметры приборов:

• вес;
• габаритные размеры;
• дизайнерские решения;
• системы первичных и вторичных разъемов; и прочее.

Также важной характеристикой конкретного стабилизатора является его способность корректировать входной электрический ток в определенных приделах, который указывается в процентах от номинальной величины входного напряжения: + 10%, + 20% и т.п

Разновидности стабилизаторов напряжения

На рынке разнообразие технических решений для стабилизации напряжения. Различие заключается в принципах регулирования, точности и быстродействии. Каждый может подобрать прибор под свои требования.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

У электромагнитных приборов в основе регулируемый автотрансформатор, выполненный на тороидальном сердечнике. Верхняя часть провода обмотки очищена от изоляции. Передвигая ползунок с электродами по очищенной части обмотки получают различный коэффициент трансформации. Для перемещения ползунка используется сервопривод на основе шагового двигателя.

Электронная схема управления измеряет выходные параметры и подает команды на сервопривод.

Электромеханические отличаются точностью регулирования. Выходное напряжение соответствует требованиям нормативов.

Недостатком является низкая скорость регулирования. При больших отклонениях входного напряжения скорость стабилизации занимает несколько секунд.

Электронные стабилизаторы напряжения

Электронные также используют автотрансформатор. Регулировка выходного напряжения производится коммутацией части обмоток. Для коммутации применяются реле или тиристоры, управляемые электронной схемой.

Скорость переключения бывает очень высокой и ограничивается только скоростью переключения реле или тиристоров, составляя единицы и доли миллисекунд.

Недостаток – ступенчатая регулировка выходного напряжения. Распространена величина «ступеньки» 5В. Снижение данной величины связано с резким усложнением конструкции.

При работе с мощной нагрузкой возможно обгорание контактов реле, что иногда приводит к аварийному отключению устройства из-за резкого выхода параметров напряжения за допустимые значения.

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения

Данные устройства также отличаются быстродействием, с простой конструкцией. Сейчас феррорезонансные стабилизаторы не используются, из-за многих минусов:

• искажение выходного сигнала;
• сильные электромагнитные помехи;
• ограниченный диапазон входного напряжения.

Инверторный

Инверторные устройства часто называют стабилизаторами с двойным преобразованием. Это связано с особенностями конструкции. Состоят из следующих блоков:

• выпрямитель;
• фильтр;
• транзисторные ключи;
• выходной трансформатор;
• блок управления.

Поскольку для преобразования используется выпрямленное напряжение, то импульсные устройства отличаются широким диапазоном стабилизации, быстродействием и точностью установки выходных параметров.

Устройства низкой ценовой категории имеют на выходе напряжение искаженной формы, отличной от чистой синусоиды, поэтому не пригодны для некоторых потребителей. Это относится к трансформаторным устройствам, асинхронным электродвигателям.

Комбинированный

Комбинированные, гибридные приборы, применяются при больших отклонениях входного диапазона. Основой является электромеханический стабилизатор, а релейная часть осуществляет дополнительную коммутацию обмоток автотрансформатора.

Тема 2.4.3. Схема и принцип работы ферромагнитного стабилизатора переменного напряжения.

(Поспелов, с. 50-51, рис. 4.2 а, б)

Принцип работы ферромагнитного стабилизатора переменного напряжения основан на использовании явления насыщения (намагничивания) ферромагнитного сердечника. Он состоит из двух трансформаторов 1 и 2, первичные обмотки которых намотаны согласно, соединены последовательно и подключены к напряжению U1 сети. Вторичные обмотки трансформаторов намотаны встречно и соединены последовательно, поэтому выходное напряжение U2 равно разности напряженийU’2 и U»2 (U2 = U’2 — U»2) .

Рис. 1. Схема ферромагнитного стабилизатора переменного напряжения.

Рис.2. Характеристика ферромагнитного стабилизатора напряжения

Сердечник трансформатора 1 изготовлен из стали, обладающей большой индукцией, а сердечник трансформатора 2 – из стали с малой индукцией, благодаря чему первый насыщается быстро и резко, второй медленно и плавно. При увеличении первичного напряжения U1 напряжение U»2 возрастает плавно, тогда как напряжение U’2 сначала возрастает резко, а при достижении насыщения сердечника продолжает возрастать также плавно. Трансформаторы рассчитываются так, чтобы в диапазоне изменений напряжения U1 кривые, соответствующие напряжениям U’2 и U»2, имели одинаковый угол наклона α. Тогда выходное напряжение U2 , равное разности напряжений U2 = U’2 — U»2, будет в этом диапазоне неизменным.

Простейшая схема ферромагнитного стабилизатора приведена на рис.3-26,а. Она выполнена на двух дрос­селях Др1 и Др2. Магнитопровод первого дросселя не насыщен, а второго дросселя насыщен. Обмотки дрос­селей включены последовательно между собой. Вольт- амперная характеристика дросселя Др1 (рис.3-26,б, прямая 1) является линейной функцией, а вольт- амперная характеристика дрос­селя Др2 (кривая 2) и всей цепи (кривая 3) представляют собой нелинейные функции.

Рис. 3-26. Простейший ферромагнитный стабилизатор напряжения: а — схема; б — ВАХ.

Предположим, что входное напряжение Uвx увеличилось на величину ΔUвx . Тогда напряжение на зажимах обмотки Др1 увеличится на на величину ΔU1, а напряжение на зажимах обмотки Др2 — на ΔU2, которое можно найти по формуле ΔU2 = ΔUвx — ΔU1. Это напряжение равно напряжению ΔUвыx , которое во много раз меньше ΔUвx. Таким образом, на участке I’вх — I»вх будет наблюдаться стабилизация выходного напряжения Uвыx. Рассмотренная схема стабилизатора применяется редко.

Наибольшее распространение в практике получила схема, изображенная на рис.3-27, а. Схема выполнена на двух трансформаторах Тр1 и Тр2. Магнитопровод пер­вого трансформатора насыщен, а магнитопровод второ­го не насыщен. Первичные обмотки w1 трансформаторов включены согласно, а вторичные обмотки w2 и wK — встречно. Наличие насыщенного трансформатора Тр1 вместо дросселя дает возможность получить любую ве­личину выходного стабилизированного напряжения Uвых. Параметры схемы выбирают так, чтобы наклон характеристики UK (рис.3-27, б, прямая 1), который зависит от числа витков вторичной (компенсационной) обмотки wK, на участке стабилизации I’вх — I»вх был при­мерно равен углу наклона характеристики U2 (кри­вая 3). Если входное напряжение Uвx (кривая 4) увели­чилось на ΔUвx, то напряжение на вторичной обмотке w2 трансформатора Тр1 увеличится на ΔU2, а на вторич­ной обмотке wK трансформатора Тр2— на ΔUк. Напря­жение на выходе Uвыx (кривая 2) изменится только на ΔUвыx, которое намного меньше значения ΔUвx.

Рис. 3-27. Ферромагнитный стабилизатор напряжения: а — схема; б — ВАХ.

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения — принцип работы

Стабилизатор, у которого на зажимах нелинейного дросселя получают стабилизированное напряжение, является простейшим ферромагнитным стабилизатором. Его основной недостаток — низкий коэффициент мощности. Кроме того, при больших токах в цепи габариты линейного дросселя очень большие. Для уменьшения веса и габаритов ферромагнитные стабилизаторы напряжения изготовляют с объединенной магнитной системой, а для повышения коэффициента мощности включают конденсатор по схеме резонанса токов. Такой стабилизатор называется феррорезонансным .

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения конструктивно похожи на обычные трансформаторы (рис. 1, а). Первичная обмотка w1 на которую подается входное напряжение Uвх, располагается на участке 2 магнитопровода, имеющем большое поперечное сечение для того, чтобы эта часть магнитопровода находилась в ненасыщенном состоянии. Напряжение Uвх создает магнитный поток Ф2.

Рис. 1. Схемы феррорезонансного стабилизатора напряжения: а — принципиальная; б — замещения

Вторичная обмотка w2, на зажимах которой индуцируется выходное напряжение Uвых и к которой присоединяется нагрузка, расположена на участке 3 магнитопровода, имеющем меньшее сечение и находящемся в насыщенном состоянии. Поэтому при отклонениях напряжения Uвх и магнитного потока Ф2 значение магнитного потока Ф3 на участке 3 почти не изменяется, не изменяется э. д. с. вторичной обмотки и Uвых. При увеличении потока Ф2 та его часть, которая не может проходить по участку 3, замыкается через магнитный шунт 1 (Ф1).

Магнитный поток Ф2 при синусоидальном напряжении Uвх синусоидален. Когда мгновенное значение потока Ф2 приближается к амплитудному, участок 3 переходит в режим насыщения, поток Ф3 перестает увеличиваться и появляется поток Ф1. Таким образом, поток через магнитный шунт 1 замыкается только в те моменты времени, когда поток Ф2 по значению близок к амплитудному. Это делает поток Ф3 несинусоидальным, напряжение Uвых становится также несинусоидальным, в нем ярко выражена третья гармоническая составляющая.

В схеме замещения (рис. 1, б) параллельно включенные индуктивность L2 нелинейного элемента (вторичной обмотки) и емкость С образуют феррорезонансный контур, имеющий характеристики, представленные на рис 2. Как видно из схемы замещения, токи в ветвях пропорциональны напряжению Uвх. Кривые 3 (ветвь L2) и 1 (ветвь С) расположены в разных квадрантах, так как токи в индуктивности и емкости противоположны по фазе. Характеристику 2 резонансного контура строят, алгебраически суммируя токи в L2 и С при одних и тех же значениях напряжения Uвых.

Как видно из характеристики резонансного контура, применение конденсатора дает возможность получать стабильное напряжение при малых токах намагничивания, т. е. при меньших напряжениях Uвх.

Кроме того, при наличии конденсатора стабилизатор работает с высоким коэффициентом мощности. Что касается коэффициента стабилизации, то он зависит от угла наклона горизонтальной части кривой 2 к оси абсцисс. Так как этот участок имеет значительный угол наклона, то получить большой коэффициент стабилизации без дополнительных устройств невозможно.

Рис. 2. Характеристики нелинейного элемента феррорезонансного стабилизатора напряжения

Таким дополнительным устройством является компенсирующая обмотка wк (рис. 3), располагаемая вместе с первичной обмоткой на ненасыщенном участке 1 магнитопровода. С увеличением Uвх и Ф увеличивается э. д. с. компенсирующей обмотки. Ее включают последовательно с вторичной обмоткой, но так, чтобы э. д. с. компенсирующей обмотки была противоположна по фазе э. д. с. вторичной обмотки. Если Uвх увеличивается, то незначительно увеличивается э. д. с. вторичной обмотки. Напряжение Uвых, которое определяется разностью э. д. с. вторичной и компенсирующей обмоток, поддерживается постоянным за счет возрастания э. д. с. компенсирующей обмотки.

Преимущества и недостатки стабилизаторов напряжения электромеханического типа

К преимуществам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

• высокую точность регулирования значения напряжения;
• высокую перегрузочную способность стабилизатора;
• способность эффективной работы стабилизатора сетевого напряжения в условиях высоких реактивных токов;
• большой диапазон регулирования напряжения, возможность работы с низкими и высокими входными напряжениями.

К недостаткам электромеханических стабилизаторов напряжения можно отнести:

• низкую скорость срабатывания стабилизатора;
• возможность некорректного снижения или повышения напряжения в случае быстрых изменений значения входного напряжения;
• низкая надёжность конструкции стабилизатора и маленький срок эксплуатации;
• генерирование электрических помех при перемещении подвижного контакта по обмоткам трансформатора;
• наличие искрения, невозможность использования в опасных средах;
• высокая аварийность работы стабилизатора напряжения.

Дополнительная информация

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

С н/п Владимир Васильев

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Феррорезонансные явления в электрических сетях

Основные факторы, которые порождают феррорезонансные явления в электрических сетях – это элементы ёмкостного и индуктивного типа. Они способны формировать колебательные контуры в периоды переключения. Этот эффект особо заметен в трансформаторах силового типа, линейного вольтодобавочного, шунтирующих контурах и в аналогичных устройствах, которые оборудуются массивной обмоткой. Данное явление бывает 2 типов: резонанс токов и напряжения.

Феррорезонанс напряжений возможен, когда в сети имеется индуктивность, характеризующаяся нелинейным вольт-амперным свойством. Данная характеристика свойственна катушкам индуктивности, где сердечники производятся из ферромагнитных компонентов. Особенно это касается выпрямителей линейки НКФ. Такое негативное явление обуславливается небольшим показателем сопротивлений омического и индуктивного типов по отношению к силовым трансформаторам.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Основа конструкции этого бытового стабилизатора – автотрансформатор. Регулировка напряжения происходит автоматически: токосъёмный узел перемещается по обмотке автотрансформатора, тем самым изменяя коэффициент трансформации. Так выходное напряжение поддерживается в пределах стандартного значения.

Достоинства:

• наиболее подходящий режим питания для бытовых приборов;
• высокая точность стабилизации (допустимые отклонения от стандартного значения – 2-3-%);
• плавность регулировки;
• исключение собственных влияний, искажающих синусоидальную форму напряжения;
• относительно тихая работа перемещающегося токосъёмного узла.

Недостатки:

• невозможность использования при повышенной влажности, запыленности, отрицательных температурах;
• относительно низкие пределы регулировки;
• низкая скорость регулировки;
• износ движущихся частей;
• необходимость периодической профилактики, предупреждающей заклинивание подвижного токосъёмного элемента, уход за щёточными узлами.

Ферромагнитные стабилизаторы.

Такие устройства в прошлые времена широко применялись дома для питания холодильников, ламповых телевизоров и приёмников. Устройства просты, а стоимость их низка. Однако их применение в настоящее время ограничено, так как они имеют целый ряд существенных недостатков:

• большой вес и габариты;
• высокий уровень шума;
• малые пределы регулировки;
• искажение синусоидальной формы напряжения;
• генерация в сеть электрических помех;
• ограниченные пределы нагрузочной способности (минимальная нагрузка – не менее 20% от номинала, а перегрузка не допускается).

Феррорезонанс в трансформаторе напряжения: принцип работы стабилизатора напряжения

Феррорезонансный стабилизатор напряжения уже давно активно применяется не только в быту, но и в промышленности. Устройства этого класса позволяют выровнять напряжение переменного типа. В основе принципа функционирования заключается эффект электромагнитного резонанса в колебательном контуре. Такие нормализаторы обладают массой достоинств, но также имеют и свои недостатки.

Феррорезонансные явления в электрических сетях

Основные факторы, которые порождают феррорезонансные явления в электрических сетях – это элементы ёмкостного и индуктивного типа. Они способны формировать колебательные контуры в периоды переключения. Этот эффект особо заметен в трансформаторах силового типа, линейного вольтодобавочного, шунтирующих контурах и в аналогичных устройствах, которые оборудуются массивной обмоткой.

Данное явление бывает 2 типов: резонанс токов и напряжения.

Феррорезонанс напряжений возможен, когда в сети имеется индуктивность, характеризующаяся нелинейным вольт-амперным свойством. Данная характеристика свойственна катушкам индуктивности, где сердечники производятся из ферромагнитных компонентов. Особенно это касается выпрямителей линейки НКФ. Такое негативное явление обуславливается небольшим показателем сопротивлений омического и индуктивного типов по отношению к силовым трансформаторам.

Феррорезонанс в трансформаторе напряжения

Когда трансформатор напряжения подключается к сети, в ней формируются последовательно совмещённые LC-цепи, являющие собой контур резонансного типа. При последовательном подключении индуктивного элемента с нелинейным вольт-амперным свойством к элементу ёмкостного типа напряжение в этой зоне цепи характеризуется как активно-индуктивное.

По окончании определённого временного периода значение напряжения на индуктивном элементе становится пиковым, магнитопровод питается, а напряжение на компоненте ёмкостного типа продолжает расти. Феррорезонанс в трансформаторе напряжения наступает, когда напряжение индуктивности и ёмкостного элемента становится равнозначным.

Быстрый переход приложенного напряжения из активно-индуктивного типа в активно-ёмкостной именуется как “опрокидывание фазы”. Такой эффект опасен для электроприборов.

Феррорезонансные стабилизаторы

Феррезонансный стабилизатор

Феррорезонансные выпрямители не оборудуются встроенным вольтметром, вследствие чего сложно замерять выходной показатель напряжения сети. Отрегулировать величину напряжения собственноручно не получится. Стабилизаторы феррорезонансного типа частично искажают реальные показания, величина погрешности составляет до 12%.

Тем, кто долго пользуется такими устройствами, необходимо помнить, что они способны излучать магнитное поле, которое может нарушить правильное функционирование бытовой электротехники. Стабилизаторы такого класса настраиваются в заводских условиях, никаких дополнительных настроек в быту они не требуют.

Влияние стабилизатора на технику

Феррорезонансный стабилизатор напряжения, принцип работы которого непрост, воздействует на бытовую технику следующим образом:

• Радиоприёмник – чувствительность приёма сигнала может быть уменьшена, показатель выходной мощности существенно снижается.
• Музыкальный центр – выходная мощность такой техники может существенно снизиться, стирание и запись новых дисков значительно ухудшаются.
• Телевизор – при подсоединении к стабилизатору можно наблюдать значительное снижение качества картинки на ТВ, отдельные цвета передаются неправильно.

Электрическая схема современных нормализаторов феррорезонансного типа улучшена, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Такие устройства могут гарантировать точную регулировку сетевого напряжения. Процедура корректировки выполняется трансформатором.

Режимы эксплуатации

Эксплуатационные режимы стабилизаторов зависят от ряда факторов. Прямое влияние имеет показатель мощности и класс устройства. Мощностные характеристики прибора могут быть разными, выбирать их надо с учётом типа подсоединяемой электротехники.

Режимы функционирования выпрямителя зависят от таких типов нагрузки:

• индуктивная;
• активная;
• ёмкостная.

Активная нагрузка в чистой форме наблюдается крайне редко. Она необходима только в тех цепях, где переменное значение устройства не имеет ограничений. Нагрузки ёмкостного типа могут применяться только для тех выпрямителей, которые обладают невысокой мощностью.

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

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.

Виды стабилизаторов напряжения по классу напряжения

Промышленность выпускает широкую гамму стабилизаторов.

Различают однофазные и трехфазные устройства.

По диапазону выходных напряжений электронное оборудование для однофазных сетей рассчитано на 220 – 240 В (популярна также промежуточная градация 230 В), доступны феррорезонансные стабилизаторы на 110 – 120 В.

Бытовое оборудование для трехфазных электросетей обеспечивает выходное напряжение 380 – 415 В вне зависимости от применяемых схемных решений и отдаваемого тока нагрузки.

Техника промышленного назначения может иметь более высокое выходное напряжение: вплоть до 6 – 10 кВ.