Estabilizadores de tensión ferroresonantes - principio de funcionamiento
El estabilizador, en el que se obtiene un voltaje estabilizado en los terminales del estrangulador no lineal, es el estabilizador ferromagnético más simple. Su principal desventaja es el bajo factor de potencia. Además, a altas corrientes en el circuito, los tamaños de estrangulador de línea son muy grandes.
Para reducir peso y tamaño, los estabilizadores de tensión ferromagnéticos se fabrican con un sistema magnético combinado, y para aumentar el factor de potencia se incluye un capacitor acorde al circuito resonante de corriente. Tal estabilizador se llama ferroresonante.
Estabilizadores de voltaje ferroresonantes estructuralmente similares a los transformadores convencionales (Fig. 1, a). El devanado primario w1, al que se aplica la tensión de entrada Uin, se encuentra en la sección 2 del circuito magnético, que tiene una gran sección transversal, por lo que parte del circuito magnético se encuentra en estado no saturado. Un voltaje Uin crea un flujo magnético F2.
Arroz. 1. Esquemas de un estabilizador de tensión ferroresonante: a — principal; b - sustituciones
El devanado secundario w2, en cuyos terminales se induce la tensión de salida Uout y al que se conecta la carga, se encuentra en la sección 3 del circuito magnético, que tiene una sección más pequeña y se encuentra en estado saturado. Por lo tanto, con desviaciones del voltaje Uin y el flujo magnético F2, el valor del flujo magnético F3 en la sección 3 casi no cambia, ee no cambia. etc. v. devanado secundario y Uout. A medida que aumenta el flujo F2, la parte del mismo que no puede pasar por la sección 3 se cierra a través del shunt magnético 1 (F1).
El flujo magnético F2 a una tensión sinusoidal Uin es sinusoidal. Cuando el valor instantáneo del flujo F2 se acerca a la amplitud, la sección 3 entra en modo de saturación, el flujo F3 deja de aumentar y aparece el flujo F1. Por lo tanto, el flujo a través de la derivación magnética 1 se cierra solo en aquellos momentos en que el flujo F2 está cerca del valor de amplitud. Esto hace que el flujo F3 no sea sinusoidal, la tensión Uout también se vuelve no sinusoidal, el componente del tercer armónico se expresa claramente en él.
En el circuito equivalente (Fig. 1, b), la inductancia L2 conectada en paralelo del elemento no lineal (devanado secundario) y la capacitancia C forman un circuito ferroresonante con las características que se muestran en la Fig. 2. Como puede verse en el circuito equivalente, las corrientes en las ramas son proporcionales al voltaje Uin. Las curvas 3 (rama L2) y 1 (rama C) están ubicadas en diferentes cuadrantes porque las corrientes en la inductancia y la capacitancia están en fase opuesta. La característica 2 del circuito resonante se construye sumando algebraicamente las corrientes en L2 y C a los mismos valores de voltaje Uout.
Como puede verse por las características del circuito resonante, el uso de un capacitor permite obtener un voltaje estable a bajas corrientes de magnetización, es decir a un voltaje más bajo Uin.
Además, con un capacitor, el regulador opera con un alto factor de potencia. En cuanto al factor de estabilización, depende del ángulo de inclinación de la parte horizontal de la curva 2 respecto al eje de abscisas. Dado que esta sección tiene un ángulo de inclinación significativo, es imposible obtener un gran factor de estabilización sin dispositivos adicionales.
Arroz. 2. Características de un elemento no lineal de un estabilizador de tensión ferroresonante
Tal dispositivo adicional es la bobina de compensación wk (fig.3), ubicada junto con la bobina primaria en la sección no saturada 1 del circuito magnético. A medida que aumentan Uin y F, aumenta la fem. etc. v. bobina de compensación. Está conectado en serie con el devanado secundario, pero tan e. etc. c.la bobina de compensación estaba opuesta en la fase e. etc. v. devanado secundario. Si Uin aumenta, entonces la emisión aumenta ligeramente. etc. v. devanado secundario. Voltaje Uout que está determinado por la diferencia en e. etc. c) los devanados secundario y de compensación se mantienen constantes debido al aumento de e. etc. v. bobina de compensación.
Arroz. 3. Esquema de un estabilizador de tensión ferroresonante con bobina de compensación
El devanado w3 está diseñado para aumentar el voltaje a través del capacitor, lo que aumenta el componente capacitivo de la corriente, el factor de estabilización y el factor de potencia.
Las desventajas de los estabilizadores de voltaje ferroresonantes son el voltaje de salida no sinusoidal y su dependencia de la frecuencia.
La industria produce estabilizadores de voltaje ferroresonantes con potencia de 100 W a 8 kW, con un factor de estabilización de 20-30. Además, se producen estabilizadores ferroresonantes sin derivación magnética. El flujo magnético F3 en ellos está cerrado al aire, es decir, es un flujo de fuga. Esto permite reducir el peso del estabilizador, pero estrecha el área de trabajo al 10% del valor nominal Uin a un factor de estabilización kc igual a cinco.