Ferorezonanses sprieguma stabilizatori - darbības princips
Stabilizators, kurā tiek iegūts stabilizēts spriegums pie nelineārās droseles spailēm, ir vienkāršākais feromagnētiskais stabilizators. Tās galvenais trūkums ir zemais jaudas koeficients. Turklāt pie lielām strāvām ķēdē līnijas droseles izmēri ir ļoti lieli.
Lai samazinātu svaru un izmērus, feromagnētiskie sprieguma stabilizatori tiek ražoti ar kombinētu magnētisko sistēmu, un, lai palielinātu jaudas koeficientu, tiek iekļauts kondensators atbilstoši strāvas rezonanses ķēdei. Šādu stabilizatoru sauc par ferorezonantu.
Ferorezonanses sprieguma stabilizatori strukturāli līdzīgi parastajiem transformatoriem (1. att., a). Primārais tinums w1, kuram tiek pielikts ieejas spriegums Uin, atrodas magnētiskās ķēdes 2. sekcijā, kurai ir liels šķērsgriezums, tā ka daļa magnētiskās ķēdes atrodas nepiesātinātā stāvoklī. Spriegums Uin rada magnētisko plūsmu F2.
Rīsi. 1. Ferorezonanta sprieguma stabilizatora shēma: a — galvenais; b — aizstāšanas
Sekundārais tinums w2, uz kura spailēm tiek inducēts izejas spriegums Uout un kuram pieslēgta slodze, atrodas magnētiskās ķēdes 3. sekcijā, kurai ir mazāka sekcija un kas atrodas piesātinātā stāvoklī. Tāpēc pie sprieguma Uin un magnētiskās plūsmas F2 novirzēm magnētiskās plūsmas F3 vērtība 3. sadaļā gandrīz nemainās, ee nemainās. utt. v. sekundārais tinums un Uout. Palielinoties plūsmai F2, tā daļa, kas nevar iziet cauri 3. sekcijai, tiek aizvērta caur magnētisko šuntu 1 (F1).
Magnētiskā plūsma F2 pie sinusoidāla sprieguma Uin ir sinusoidāla. Kad plūsmas F2 momentānā vērtība tuvojas amplitūdai, 3. sadaļa pāriet piesātinājuma režīmā, plūsma F3 pārstāj palielināties un parādās plūsma F1. Tādējādi plūsma caur magnētisko šuntu 1 aizveras tikai tajos brīžos, kad plūsma F2 ir tuvu amplitūdas vērtībai. Tas padara plūsmu F3 nesinusoidālu, spriegums Uout arī kļūst nesinusoidāls, tajā skaidri izteikta trešā harmoniskā sastāvdaļa.
Ekvivalentā shēmā (1. att., b) paralēli savienotā nelineārā elementa induktivitāte L2 (sekundārais tinums) un kapacitāte C veido ferorezonanses ķēdi ar zīm. 2. Kā redzams no ekvivalentās ķēdes, strāvas zaros ir proporcionālas spriegumam Uin. Līknes 3 (atzars L2) un 1 (atzars C) atrodas dažādos kvadrantos, jo strāvas induktivitātē un kapacitātē ir fāzē pretējas. Rezonanses ķēdes 2. raksturlielums ir izveidots, algebriski summējot strāvas L2 un C pie vienādām sprieguma vērtībām Uout.
Kā redzams no rezonanses ķēdes īpašībām, kondensatora izmantošana ļauj iegūt stabilu spriegumu pie zemām magnetizējošām strāvām, t.i. pie zemāka sprieguma Uin.
Turklāt ar kondensatoru regulators darbojas ar lielu jaudas koeficientu. Kas attiecas uz stabilizācijas koeficientu, tas ir atkarīgs no 2. līknes horizontālās daļas slīpuma leņķa pret abscisu asi. Tā kā šai sekcijai ir ievērojams slīpuma leņķis, bez papildu ierīcēm nav iespējams iegūt lielu stabilizācijas koeficientu.
Rīsi. 2. Ferorezonanta sprieguma stabilizatora nelineāra elementa raksturojums
Šāda papildu ierīce ir kompensācijas spole wk (3. att.), kas atrodas kopā ar primāro spoli uz magnētiskās ķēdes nepiesātinātās sadaļas 1. Palielinoties Uin un F, emf palielinās. utt. v. kompensācijas spole. Tas ir virknē savienots ar sekundāro tinumu, bet tā e. utt. c) kompensējošā spole bija pretēja fāzē e. utt. v. sekundārais tinums. Ja Uin palielinās, tad emisija nedaudz palielinās. utt. v. sekundārais tinums. Spriegums Uout, ko nosaka starpība e. utt. c) sekundārie un kompensējošie tinumi tiek uzturēti nemainīgi, jo palielinās e. utt. v. kompensācijas spole.
Rīsi. 3. Ferorezonanta sprieguma stabilizatora shēma ar kompensācijas spoli
Tinums w3 ir paredzēts, lai palielinātu spriegumu pāri kondensatoram, kas palielina strāvas kapacitatīvo komponentu, stabilizācijas koeficientu un jaudas koeficientu.
Ferorezonanso sprieguma stabilizatoru trūkumi ir nesinusoidālais izejas spriegums un tā atkarība no frekvences.
Nozare ražo ferorezonanses sprieguma stabilizatorus ar jaudu no 100 W līdz 8 kW, ar stabilizācijas koeficientu 20-30. Turklāt tiek ražoti ferorezonanses stabilizatori bez magnētiskā šunta. Magnētiskā plūsma F3 tajos ir slēgta gaisam, tas ir, tā ir noplūdes plūsma. Tas ļauj samazināt stabilizatora svaru, bet sašaurina darba laukumu līdz 10% no nominālvērtības Uin pie stabilizācijas koeficienta kc, kas vienāds ar pieci.