Источники питания генераторов плазмы, страница 22

С помощью балластного сопротивления, включенного последовательно с сопротивлением, имеющим характеристику типа r_U или z_U (рисунок 1.1.б), можно получить стабилизацию напряжения. Так как дроссель является реактивным элементом, то стабилизаторы, в которых он используется, работают только в сетях переменного тока. Балластное сопротивление может быть как активным, так и реактивным. Балластный ненасыщенный дроссель обеспечивает большой к. п. д. стабилизатора.

Начало участка стабилизации можно считать в точке кривой U = φ(I), обозначенной на рисунке 1.9.а кружком. Это соответствует насыщению сердечника дросселя, т. е. режиму, когда дроссель является нелинейным элементом. Принципиальная схема простейшего стабилизатора напряжения приведена на рисунке 1.9.б (сравнить с рисунком 1.1.г), где L_HС - насыщенный дроссель (индекс н. с. обозначает насыщенный сердечник), L6 - балластный дроссель.

Если начало участка стабилизации определяется началом насыщения дросселя L_HС, то конец этого участка определяется началом насыщения балластного дросселя L6 и превращением стабилизатора в делитель напряжения, состоящий из двух нелинейных реактивных элементов типа z_U. Обычно сердечник дросселя L6 выполняют с немагнитным зазором, что предохраняет его от насыщения при уменьшенных размерах и расходе материалов.

Конструкции простейших электромагнитных стабилизаторов приведены на рисунке 1.9.в, г. Поясним работу стабилизаторов, рассмотрев эквивалентные схемы (рисунок 1.9.д, е). Поток через стержень II (насыщенный)

                                              (2.8-9.40.)

Поток Ф_II, достигнув насыщения, практически неизменен Ф_II.НС = const (рисунок 1.9.е). Напряжение на обмотке

(2.8-9.41.)

Второй член правой части выражения (2.8-9.41.) представляет собой напряжение на эквивалентном насыщенном дросселе с числом витков ω_III, обтекаемых магнитным потоком Ф_II , Следовательно, (2.8-9.41.) можно переписать в виде

                             (2.8-9.42.)

где u_LHC - напряжение на эквивалентном насыщенном дросселе;

 - напряжение на вторичной обмотке с числом витков ω_III в трансформаторе без стержня II.

На основании (2.8-9.42.) составлена эквивалентная схема, показанная на рисунке 1.9.е.

Принцип работы стабилизатора пояснен на рисунке 1.9..ж. До того как U_ВХ = U_ВХ1, поток Ф₁ в основном поступает в стержень II и очень малая его часть проходит через стержень. Начиная с U_ВХ = U_ВХ1 стержень II практически насыщен и весь прирост потока Ф₁ - Ф_II.НС проходит через стержень III. Теперь в обмотке ω_III индуцируется согласно (2.8-9.40.) напряжение  Если подобрать число витков так, чтобы, начиная с U_ВХ1, участки кривых U_III и U_ВХ (рисунок 1.9.ж) были параллельны друг другу, а напряжение U_III включить встречно с U_ВХ, то разность их, равная выходному напряжению, будет практически неизменна

                            (2.8-9.43.)

На первый взгляд может показаться, что схемы на рисунке 1.9.б,д принципиально отличаются друг от друга, однако это не так. Достаточно на рисунке 1.9.д перенести выходной верхний зажим, подключенный к первичной обмотке, на соответствующую верхнюю точку вторичной обмотки трансформатора (что не внесет принципиальных изменений), чтобы убедиться, что выходное напряжение на эквивалентной схеме снимают с насыщенного дросселя L_ЭKB.

Конечно, выходное напряжение такого стабилизатора всегда будет меньше входного. От этого недостатка свободен стабилизатор с компенсационной обмоткой (рисунок 1.9.г), в котором, помимо более высокой стабилизации, выходное напряжение, трансформируемое в обмотке ω_II, может быть получено любой величины. Этот стабилизатор выгоден еще и тем, что в нем цепи входа и выхода не имеют гальванической связи.

Проведя те же рассуждения, что и при выводе основных соотношений применительно к схеме, приведенной на рисунке 1.9.в, получаем для схемы, приведенной, на рисунке 1.9.е, при встречном включении напряжений U_II и U_III