Estabilitzadors de tensió ferroresonant - principi de funcionament
L'estabilitzador, en el qual s'obté una tensió estabilitzada als terminals de la bobina no lineal, és l'estabilitzador ferromagnètic més senzill. El seu principal desavantatge és el baix factor de potència. A més, a corrents elevats al circuit, les mides de la bobina de línia són molt grans.
Per reduir el pes i la mida, els estabilitzadors de tensió ferromagnètic es fabriquen amb un sistema magnètic combinat i, per augmentar el factor de potència, s'inclou un condensador segons el circuit ressonant actual. Aquest estabilitzador s'anomena ferroresonant.
Estabilitzadors de tensió ferroresonant estructuralment semblants als transformadors convencionals (Fig. 1, a). El bobinatge primari w1, al qual s'aplica la tensió d'entrada Uin, es troba a la secció 2 del circuit magnètic, que té una gran secció transversal, de manera que part del circuit magnètic es troba en estat insaturat. Una tensió Uin crea un flux magnètic F2.
Arròs. 1. Esquemes d'un estabilitzador de tensió ferroresonant: a — principal; b — substitucions
El bobinatge secundari w2, als terminals del qual s'indueix la tensió de sortida Uout i al qual està connectada la càrrega, es troba a la secció 3 del circuit magnètic, que té una secció més petita i es troba en estat saturat. Per tant, amb desviacions de la tensió Uin i del flux magnètic F2, el valor del flux magnètic F3 a la secció 3 gairebé no canvia, ee no canvia. etc. v. bobinatge secundari i Uout. A mesura que augmenta el flux F2, aquella part del mateix que no pot passar per la secció 3 es tanca a través de la derivació magnètica 1 (F1).
El flux magnètic F2 a una tensió sinusoïdal Uin és sinusoïdal. Quan el valor instantani del flux F2 s'acosta a l'amplitud, la secció 3 entra en mode de saturació, el flux F3 deixa d'augmentar i apareix el flux F1. Així, el flux a través de la derivació magnètica 1 només es tanca en aquells moments en què el flux F2 és proper al valor d'amplitud. Això fa que el flux F3 sigui no sinusoïdal, la tensió Uout també esdevé no sinusoïdal, la tercera component harmònica s'hi expressa clarament.
En el circuit equivalent (Fig. 1, b), la inductància L2 connectada en paral·lel de l'element no lineal (bobinat secundari) i la capacitat C formen un circuit ferroresonant amb les característiques que es mostren a la Fig. 2. Com es pot veure en el circuit equivalent, els corrents a les branques són proporcionals a la tensió Uin. Les corbes 3 (branca L2) i 1 (branca C) estan situades en quadrants diferents perquè els corrents de la inductància i la capacitat són oposades en fase. La característica 2 del circuit ressonant es construeix sumant algebraicament els corrents en L2 i C als mateixos valors de voltatge Uout.
Com es pot veure per les característiques del circuit ressonant, l'ús d'un condensador permet obtenir una tensió estable a corrents magnetitzants baixes, és a dir. a menor tensió Uin.
A més, amb un condensador, el regulador funciona amb un factor de potència elevat. Pel que fa al factor d'estabilització, depèn de l'angle d'inclinació de la part horitzontal de la corba 2 a l'eix d'abscisses. Com que aquesta secció té un angle d'inclinació important, és impossible obtenir un gran factor d'estabilització sense dispositius addicionals.
Arròs. 2. Característiques d'un element no lineal d'un estabilitzador de tensió ferroresonant
Aquest dispositiu addicional és la bobina compensadora wk (fig.3), situada juntament amb la bobina primària a la secció insaturada 1 del circuit magnètic. A mesura que Uin i F augmenten, la fem augmenta. etc. v. bobina compensadora. Està connectat en sèrie amb el bobinatge secundari, però també e. etc. c) la bobina compensadora era oposada a la fase e. etc. v. bobinatge secundari. Si Uin augmenta, llavors l'emissió augmenta lleugerament. etc. v. bobinatge secundari. Tensió Uout que ve determinada per la diferència en e. etc. c) els bobinatges secundaris i compensadors es mantenen constants a causa de l'augment de e. etc. v. bobina compensadora.
Arròs. 3. Esquema d'un estabilitzador de tensió ferroresonant amb una bobina de compensació
El bobinatge w3 està dissenyat per augmentar la tensió a través del condensador, la qual cosa augmenta el component capacitiu del corrent, el factor d'estabilització i el factor de potència.
Els desavantatges dels estabilitzadors de tensió ferroresonant són la tensió de sortida no sinusoïdal i la seva dependència de la freqüència.
La indústria produeix estabilitzadors de tensió ferroresonant amb potències de 100 W a 8 kW, amb un factor d'estabilització de 20-30. A més, es produeixen estabilitzadors ferroresonants sense derivació magnètica. El flux magnètic F3 en ells està tancat a l'aire, és a dir, és un flux de fuites. Això permet reduir el pes de l'estabilitzador, però redueix l'àrea de treball al 10% del valor nominal Uin amb un factor d'estabilització kc igual a cinc.