Лекция 10. Стабилизаторы в цепи переменного тока
Основная литература:
1.Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/А.А.Бокуняев, В.М. Бушев, А.С. Жерненко и др.; Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь, 1998. – 328 стр.; ил.,стр. 96-102.
2.В.Е. Китаев, А.А. Бокукняев, М.Ф. Колканов электропитание устройств связи. Под общей ред. В.Е.Китаев – М.: связь, 1975 –стр. 207-211.
3.Е.А. Каминский Звезда, треугольник, зигзаг-. М.: Энергия, 1977, стр. 17-21, стр. 39-42, стр. 44-45, стр. 60-61.
Дополнительная литература:
4. М.М. Кацман Электрические машины. М.: Высшая школа, 2001. –стр. 35-39.
Рассматриваемые вопросы:
1.Стабилизаторы в цепи переменного тока.
2.Регулирование напряжения импульсным методом в цепи переменного тока.
В ряде случаев, например, в высоковольтных стабилизаторах напряжения, регулирующий элемент включается в цепь переменного тока.
В качестве таких регулирующих элементов используются магнитные усилители с самонасыщением, транзисторы, включенные по определенной схеме, тиристоры и т.д.
Магнитный усилитель с самонасыщением состоит из двух сердечников, выполненных из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. На каждом из сердечников располагаются рабочая обмотка, обмотки управления и смещения. Магнитный усилитель с самонасыщением можно представить в виде ключа. Замкнутому состоянию ключа соответствует интервал времени, в котором сердечник МУ насыщен. Стабилизаторы данного типа широко применяются, когда требуется получить относительно большие токи нагрузки (от единиц до нескольких десятков ампер).
Поскольку транзистор является однонаправленным элементом, для его работы в цепях переменного тока его включают через диоды Д1-Д4 которые обеспечивают прохождение переменного тока через первичную обмотку трансформатора, при этом ток через транзистор не меняет своего направления. Транзисторные регуляторы в цепях переменного тока применятся в высоковольтных транзисторных стабилизаторах.
Тиристорные регуляторы, по сравнению с транзисторными, могут пропустить значительно большие токи и выдержать значительно большие напряжения. В связи с этим стабилизаторы напряжения на тиристорах могут быть выполнены на значительно большие выходные мощности, нежели стабилизаторы на транзисторах. Стабилизатор состоит из регулирующего элемента, выполненного на тиристорах и диодах трансформатора, выпрямителя, фильтра, схемы сравнения, усилителя постоянного тока и схемы управления тиристорами. Принцип действия схемы основан на изменении угла включения тиристоров.
В качестве параметрического стабилизатора переменных напряжений может быть использован нелинейный элемент с малым динамическим сопротивлением. Таким элементом является дроссель с насыщенным сердечником.
Недостатками схемы являются: - низкий косинус угла; - большие габариты дросселей; - низкий коэффициент стабилизации. В связи с этими недостатками данная схема применяется редко. Для устранения указанных недостатков в стабилизаторе, параллельно насыщенному дросселю, включается конденсатор. Такой стабилизатор называется феррорезонансным. Включение емкости параллельно насыщенному дросселю позволяет сместить рабочий участок нелинейного элемента в область малых токов. Достоинствами феррорезонансных стабилизаторов напряжения являются:
- простота;
- высокая надежность;
- относительно высокий КПД (до 0,85);
- стойкость к перегрузкам и механическим воздействиям;
- относительно низкая стоимость.
К наиболее существенным недостаткам феррорезонансных стабилизаторов напряжения следует отнести:
- зависимость выходного напряжения от изменения частоты источника питания;
- несинусоидальность формы кривой выходного напряжения;
- чувствительность к виду нагрузки;
- относительно большая масса.