Стабилизаторы напряжения в электротехнических установках, страница 2

На рис. 2 дана схема элементарного стабилизатора напряжения, выполненного на транзисторах. Он работает аналогично стабилизатору на электронных лампах.

Регулирующим элементом является транзистор T₁, чувствительным органом — транзистор T₂,  источником опорного напряжения — кремниевый стабилитрон СТ, напряжение на котором мало изменяется в широком диапазоне изменения тока. Увеличение входного напряжения U₁ приводит к росту тока базы, уменьшению внутреннего сопротивления и увеличению коллекторного тока транзистора T₂. Это вызывает такое перераспределение напряжений в схеме сопротивлений стабилизатора и такое изменение режимов работы транзисторов T₁ и T₂, что напряжение на выходе U₂ останется стабильным.

Стабилизатор напряжения на магнитном усилителе использует свойство последнего изменять свое индуктивное сопротивление на переменном токе при подмагничивании постоянным магнитным полем. В простейшем случае обмотка нагрузки магнитного усилителя включается последовательно с первичной обмоткой трансформатора, со вторичной обмотки которого снимается стабилизируемое напряжение. Если это напряжение отклоняется от заданного уровня, то специальное устройство регулирует ток управления магнитного усилителя и индуктивное сопротивление его обмоток нагрузки так, чтобы напряжение на трансформаторе оставалось близким к заданному уровню.

На рис. 3, а дана схема стабилизатора напряжения, выполненного на основе магнитного усилителя МУ. Измерителем отклонения стабилизируемого напряжения служат две обмотки управления w’_уп и w’’_уп , включенные встречно. Обмотка w’_уп включена на выпрямленное напряжение через постоянное сопротивление R₁, обмотка w’_уп — через нелинейное сопротивлени R₂, вольт-амперная характеристика которого имеет вид i = uⁿ, где n > 1.

Если стабилизируемое напряжение равно номинальному (U_стб = U_ном), то намагничивающие силы от обмоток управления i’_упw’_уп=i’’_упw’’_уп и результирующая намагничивающая сила (i_упw_уп)_е = i’’_упw’’_уп  - i’_упw’_уп= 0.

Примененная в усилителе обмотка смещения w_смщ создает такой режим, что при (i_упw_уп)_е = 0 рабочая точка А' располагается на крутой части характеристики «вход—выход» i_н = f (i_упw_уп)_е(рис. 3, в).

Если контролируемое напряжение повысится по сравнению с номинальным на величину DU_стб= U_стб -U_ном , то результирующая намагничивающая сила обмоток управления будет иметь положительный знак (рис. 3, б): (i_упw_уп)_е = i’’_упw’’_уп  - i’_упw’_уп = + D i_упw_уп . Тогда режим усилителя соответствует рабочей точке В' (рис. 3, в), а этой точке—точка В" — повышенное индуктивное сопротивление x_MY магнитного усилителя. Повышенное сопротивление, включенное последовательно с сопротивлением первичной обмотки трансформатора Тр, приведет к снижению напряжения на этой обмотке и в конечном итоге—к стабилизации напряжения U_стб на выходе.

При понижении напряжения U_стб на величину ( - DU_стб) намагничивающая сила обмоток управления станет отрицательной (см. рис. 1, б).

(i_упw_уп)_е = i’’_упw’’_уп  - i’_упw’_уп= - D i_упw_уп .

Результирующий магнитный поток, создаваемый обмотками управления, изменит свое направление и рабочей точкой характеристики будет точка С'  (см. рис. 3, в). Ей соответствует пониженное сопротивление магнитного усилителя (точка С"). В результате напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора Тр, повысится, а напряжение U_стб выходе стабилизатора поднимется до заданного уровня.