Меню

Схема резонансный стабилизатор напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения — принцип работы

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения - принцип работыСтабилизатор, 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.

 Схемы феррорезонансного стабилизатора напряжения

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.

Характеристики нелинейного элемента феррорезонансного стабилизатора напряжения

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.

Читайте также:  Падает напряжение после диода

Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения с компенсационной обмоткой

Рис. 3. Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения с компенсационной обмоткой

Обмотка w3 предназначена для повышения напряжения на конденсаторе, что увеличивает емкостную составляющую тока, коэффициент стабилизации и коэффициент мощности.

Недостатками феррорезонансных стабилизаторов напряжения являются несинусоидальность выходного напряжения и зависимость его от частоты.

Промышленность выпускает феррорезонансные стабилизаторы напряжения мощностью от 100 Вт до 8 кВт, с коэффициентом стабилизации 20—30. Кроме того, выпускают феррорезонансные стабилизаторы без магнитного шунта. Магнитный поток Ф3 в них замыкается по воздуху, т. е. является потоком рассеяния. Это позволяет уменьшить вес стабилизатора, однако сужает рабочую область до 10% от номинального значения Uвх при коэффициенте стабилизации kc, равном пяти.

Источник



Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения

Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения. Технические характеристики

Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения — описание

На рис. 11.9 показана более сложная схема феррорезонансного стабилизатора: она содержит ненасыщенный дроссель с основной и компенсационной обмотками (Т1) и насыщенный автотрансформатор (Т2), который совместно с подключенным к нему конденсатором С1 образует параллельный контур, настроенный на частоту сети.

Рис. 11.9. Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения

Стабилизатор поддерживает выходное напряжение с точностью около 1% при колебаниях входного до 25%. Недостатком такого стабилизатора является то, что его характеристики заметно зависят от частоты питающей сети. Более того, в режиме эксплуатации, очень характерном для сельской местности или при использовании суррогатных генераторов сетевого напряжения, стабилизатор может выйти из строя.

Стабилизацию как относительно высоковольтного выходного постоянного напряжения, так и переменного напряжения, снимаемого с дополнительной обмотки, обеспечивает устройство по схеме на рис. 11.10.

Рис. 11.10. Схема стабилизатора переменного и постоянного напряжений

Последовательно с первичной обмоткой трансформатора Т1 выпрямителя включена обмотка «а» дросселя Т2, индуктивное сопротивление которой зависит от силы токов, протекающих через обмотки подмагничивания «b» и «c». При колебаниях напряжения сети ток в обмотке «b», включенной последовательно со стабилитроном, меняется так, что за счет изменения индуктивности дросселя напряжение на первичной обмотке трансформатора поддерживается постоянным.

Дроссель насыщения Т2 выполнен на трехстержневом сердечнике. Обмотка переменного тока «а» располагается на двух крайних стержнях сердечника. Обмотки, постоянного тока «b» и «c» размещены на среднем стержне сердечника и включены так, что создаваемые ими магнитные потоки направлены навстречу друг другу. При этом обмотка «с» имеет больше ампервитков, чем обмотка «b», и обеспечивает постоянное подмагничивание дросселя.

При повышении напряжения в сети увеличивается выпрямленное напряжение и ток, проходящий через стабилитрон и управляющую обмотку «b», увеличивается в несколько раз. Общее подмагничивание дросселя уменьшается, его индуктивное сопротивление растет и избыток сетевого напряжения гасится на дросселе. При уменьшении напряжения сети размагничивающий ток через обмотку «b» уменьшается, общее подмагничивание дросселя растет, а падение напряжения на нем уменьшается; в результате напряжение на трансформаторе возвращается к номинальному значению.

Читайте также:  Переносной стабилизатор напряжения эра снпт 10000 ц б0020164

При номинальном напряжении сети через стабилитрон должен протекать ток величиной 25 мА.

При изменении напряжения сети в пределах от 170 до 240 В выходные напряжения изменяются не более чем на 3%.

В этой схеме для получения стабилизированного выходного напряжения постоянного тока напряжением 100 В при токе до 30 мА и переменного тока напряжением 6, 3 В при токе 1 А применены трансформатор Т1 и дроссель Т2, выполненные на сердечниках из железа Ш-25 при толщине пакетов 30 мм.

Первичная обмотка трансформатора Т1 содержит 470 витков провода диаметром 0, 44 мм, вторичная — 720 витков диаметром 0, 31 мм; низковольтная обмотка имеет 34 витка провода диаметром 1, 16 мм. Дроссель Т2 имеет в обмотке «а» 500 витков провода диаметром 0, 44 мм, а в «b» и «с» соответственно 2000 и 4000 витков провода диаметром 0, 31 мм.

Источник

Резонансный стабилизатор переменного напряжения, токовые клещи постоянного тока — Примеры схем с магнитным усилителем. Феррорезонансное решение

Два примера применения магнитного усилителя — токовые клещи и стабилизатор напряжения. Измерение постоянного тока, стабилизация переменного. (10+)

Магнитный усилитель — Токовые клещи. Стабилизатор переменного напряжения

Измерение постоянного тока. Токовые клещи

Применение магнитного усилителя позволяет измерить постоянный ток, проходящий через проводник, без разрыва. На этом принципе основаны токовые клещи для измерения постоянного тока. Здесь можно посмотреть описание токовых клещей переменного тока. Приведу пример схемы.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

В схеме применены дополнительные обмотки L5, L6, по которым пропускается измеряемый ток. Если нужно измерить большие токи, то это может быть один виток, то есть просто провод, пропущенный один раз в окно дросселя. Если сердечники устроены так, что их можно открыть для помещения в них такого провода, а потом закрыть, то получаются токовые клещи. Если измеряется небольшой ток, то нужно намотать несколько витков.

Принцип работы таков. С помощью регулируемого источника стабильного тока осуществляется установка нуля, то есть задается такой ток через управляющие обмотки, чтобы при отсутствии измеряемого тока, магнитный усилитель был закрыт, практически не проводил ток. Но уже небольшой измеряемый ток открывал его.

При появлении измеряемого тока магнитный усилитель открывается. Через него начинает течь переменный ток, который тут же выпрямляется и вычитается из тока установки нуля. Так как магнитная индукция от измеряемого тока и магнитная индукция тока через L1 — L4 складываются, то магнитный усилитель закрывается. Таким образом, в установившемся режиме сила тока через миллиамперметр равна силе измеряемого тока, умноженной на число витков L5 и деленной на число витков L1.

Для уменьшения габаритов и повышения точности измерения в таких измерительных приборах обычно применяется довольно высокочастотный переменный ток (3 — 10 кГц.)

Стабилизатор переменного напряжения

На элементах C1, R1, M2, C2, VD1 собран источник стабильного тока. Действительно на C2 формируется фиксированное напряжение. Напряжение на управляющих выводах магнитного усилителя мало, так как он имеет небольшое сопротивление постоянному току. К резистору R1 приложено фиксированное напряжение, через него идет фиксированный ток. Этот ток выбираем так, чтобы при нем магнитный усилитель был полностью открыт, то есть берем силу управляющего тока, которую мы задавали при расчете магнитного усилителя. C1 — 2 мкФ, 500 В. М2 — мост на 25 В, 200 мА. C2 — 10 000 мкФ 15 В. VD1 — стабилитрон 10 В 2 Вт.

Читайте также:  Скачет напряжение генератора мондео

Амплитудное значение выходного напряжения зависит от соотношения количества витков L5 и L6. Как только амплитуда напряжения на L6 становится больше 11 В (10 В — напряжение на стабилитроне VD2, 1 В — падение напряжения на двух диодах моста), ток через стабилитрон VD2 резко возрастает. Этот ток вычитается из тока через R1. Магнитный усилитель закрывается настолько, чтобы напряжение на обмотке L6 стало чуть меньше 11 В.

Амплитудное значение сетевого напряжения равно 310 В, действующее 220 В

C3 — 1 мкФ. М2 — мост на 25 В, 200 мА. VD2 — стабилитрон 10 В 2 Вт.

Так как часть сетевого напряжения падает на магнитном усилителе, то, чтобы получить на выходе 220 вольт, нужно применять автотрансформатор.

Катушка L5 и конденсатор C4 образуют колебательный контур, настроенный на 50Гц. Он необходим для корректировки искаженной формы выходного сигнала после магнитного усилителя. Рассчитать L5 и C4 можно на странице c расчетом резонансного фильтра гармоник. В том расчете нас интересует только параллельный контур. На результаты для последовательного не обращайте внимание.

Отвод делается от 2/3 обмотки.

Возможные значения: L5 — 247 витков с отводом от 150 витка. C4 — 50 мкФ. L6 — 9 витков.

Приведенная схема стабилизирует переменное напряжение непрерывно, без бросков и импульсных помех. Она подходит для работы на осветительные приборы, не вызывая их моргания, и на чувствительную к коммутационным помехам аппаратуру. Недостатками являются большие габариты, относительно низкий КПД (70% — 80%), шум (гул) при работе.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Здравствуйте. Измерение постоянного тока. Токовые клещи Вы пробовали делать или это теоретические разработки? Если делали можно рабочую схему с данными. Хотелось ее сделать. Читать ответ.

Искровой запал, трансформатор розжига, поджига. Запальный блок. Источн.
Как сделать запальный блок с питанием от 12 вольт. Схема, принцип действия, инст.

Силовой импульсный преобразователь, источник синуса, синусоиды, синусо.
Принцип работы, самостоятельное изготовление и наладка импульсного силового прео.

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.

Пушпульный импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Подавлен.
Как рассчитать пуш-пульный импульсный преобразователь напряжения. Как подавить п.

Плавная регулировка, изменение яркости свечения светодиодов. Регулятор.
Плавное управление яркостью свечения светодиодов. Схема устройства с питанием ка.

Мостовой импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма.
Как рассчитать мостовой импульсный преобразователь напряжения.

Источник