Тюрморезов В.Е. Источники электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М.: Транспорт, 1978, с. 102…106.
Лабораторная работа №5
Исследование феррорезонансного стабилизатора напряжения
Цель работы: Изучить принцип действия и свойства феррорезонансного стабилизатора напряжения.
1.Краткие сведения из теории
В злектропитающих установках устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте феррорезонансные стабилизаторы применяются для стабилизации напряжения переменного тока.
Наиболее распространенным является стабилизатор с феррорезонансном токов, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.
Рисунок 1 – Принципиальная схема феррорезонансного стабилизатора напряжения
Он состоит из дросселя Др2 с нелинейной индуктивностью L2 , параллельно которому включен конденсатор С. С целью уменьшения величины емкости конденсатор может быть включен по автотрансформаторной или трансформаторной схеме. Последовательно с контуром L2C включен дроссель Др1 с линейной индуктивностью LI. Выходное стабилизированное напряжение снимаемое с контура, Uвых = UДр2 = Uвх – UДр1.
Обычно дроссели Др1 и Др2 размещены на общем стальном магнитопроводе, но на разных его стержнях. Стержень, на котором расположена об мотка Др1, имеет большее сечение и работает в режиме слабого насыщения, стержень дросселя Др2 имеет меньшее сечение и находится в области сильного насыщения.
Работу феррорезонансного стабилизатора удобно анализировать с помощью вольт-амперных характеристик, приведенных на рис. 2. Из рассмотрения характеристики нелинейного дросселя Др2 (кривая 1) видно, что даже без подключения конденсатора С может быть достигнута некоторая стабилизация, т.е. напряжение на выходе будет изменяться значительно меньше, чем входное напряжение.
Подключение конденсатора С еще больше улучшает стабилизирующие свойства схемы. Конденсатор с дросселем Др2 образует резонансный контур, настроенный на частоту питающей сети 50 Гц. При резонансе токов в контуре циркулирует значительный ток, при этом стержень магнитопровода Др2 находится в зоне глубокого насыщения.
Рисунок 2 – Вольт-амперная характеристика отдельных элементов и цепей феррорезонансного стабилизатора напряжения
Вольт-амперная характеристика контура (кривая 3) определяется сложением характеристик дросселя Др2 (кривая 1) и конденсатора С (кривая 2). При малом напряжении ток контура I имеет емкостный характер и вначале растет (до точки а), а затем уменьшается и достигает нулевого значения в точке b, что соответствует резонансу токов в контуре L2C. При дальнейшем увеличении напряжения ток вновь увеличивается, но имеет уже индуктивный характер. Из сравнения характеристик 1 и 3 видно, что подключение конденсатора переносит диапазон стабилизации из области cd в еf, т.е. в область значительно меньших токов. Кроме того, характеристика 3 более пологая, чем 1, следовательно, стабилизация улучшается.
Основным показателем качества работы стабилизатора является коэффициент стабилизации
kст = 
,
где Uвх, Uвых - среднее значение на интервале 1(см. рис. 2);
Uвх, Uвых - изменение напряжения на входе
и выходе стабилизатора в интервале 1.
Коэффициент kст феррорезонансного стабилизатора обычно равен 10…15. Для повышения kст вводят компенсационную обмотку WК (см. рис.1), которую включают последовательно с нагрузкой и встречно по отношению к напряжению на обмотке дросселя Др2. Выходное напряжение при этом
Компенсационная обмотка размещается на одном стержне магнитопровода с дросселем Др1, поэтому напряжение на ней изменяется пропорционально напряжению на дросселе Др1 (кривая 4 на рис. 2).
Если напряжение сети Uвх повысится, то возрастет напряжение UДр2, снимаемое с дросселя Др2, и одновременно увеличится напряжение компенсационной обмотки Uк .В результате повышение напряжения Uвых будет незначительным. Коэффициент kст у стабилизаторов с компенсационной обмоткой достигает 200.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.