ivanov-ciganov2 (558065), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Поскольку напряжение на входе стабилизатора Е, равно сумме выходного напряжения У и падения напряжения на дросселе Е,=(1+1в1 1з, то оно при изменениях тока 1х меняется сильнее„чем напряжение (1 (рис. 12.2, в). Это и приводит к эффекту стабилизации. В реальных схемах феррорезонансных стабилизаторов (рис. 12.2, г) дроссаль Е„включают автотрансформатором, чтобы номинал выходного стабилизированного напряжения ~/ равнялся номиналу входного напряжения Е,. Помимо этого, для улучшения стабилизирующих свойств в схему вводят компенсацию.
Дополнительная обмотка гасящего дросселя 1,, вкпючается 'последовательно и встречно в выходную цепь стабилизатора. Небольшое, но резко меняющееся при колебаниях сети Е,. компенсирующее напряжение У„, при вычете из большого, но медленно меняющегося напряжения на контуре, делает выходное напряжение практически постоянным. Преимущества феррорезонансного стабилизатора — большой срок службы, высока~ надежность, достаточно хорошая стабильность выходного напряжения. Однако ему свойственны и недостатки.
К ним следует отнести его большой вес, искажение формы кривой напряжения, чувствительность к изменению часготы тока сети, трудность регулировки выходного напряжения. Искажения формы напряжения феррорезонансиым стабилизатором таковы, что наилучшую стабильносгь на выходе имеет действующее, а не среднее или амплитудное значение, напряжения. При изменении частоты тока сети феррорезонавсный стабилизатор изменяет величину выходного напряжения, т. е. сгабилизирует иное его значение. По этим причинам феррорезонансные сгабилизаторы применяют редко. Значительно чаще для стабилизапни переменных напряжений на нагрузках, потребляющих малую мощность, применяют стабилитропы, включенные либо в диагональ моста, либо всгречно (рис. 12.3, а, б).
В этих схемах, представляющих собой ограничители напряжения, части каждой из полуволн, соогветствующие напряжению, большему, чем напряжение стабилизации стабилитрона, отсекаются. При идеальном стабнлитроне, имеющем характерисгику в виде функции скачка, напряжение на первичной обмотке трансформатора Ц имеет трапециевидную форму.
Трансформатор позволяет повысить нли понизить зто напряжение до необходимой величины. Стабильность. среднего и действующего значений выходного напряжения такой схемы даже при идеальном стабилитроне получаются не очень хорошими. Связано это с тем, что при изменении амплитуды входного напряжения Е меняется угол отсечки 6 я, следовательно, форма выходного напряжения (рис.
12.3„в). Косинус угла отсечки з определяется как отношение напряжения стабилизации сгабилитрона Е„ к амплитуде входного напряжения Е : сов В=Е„/Е . (12.2) Среднее значение напряжения на нагрузке найдем по определению р — Е е ~22 У,— '--~(е!д~+1ед1+)е„.~~!] Ю~ Я вЂ” и/2 — О -„-Е ~,; +Е~= -„' Е„А,(8). (12.3) Для действующего значения напряжения получаем — в 6 им У.= — '$ — 1 е' ~д ~+ — 1 и,д 1+ — )е' ~д~= — и/2 — в = -~д Е т~ — (20+ — "- — 1я З) =- — '- Е„.,й, (0). (12.4) И~ Зависимость козффициентов А, и йи от з (рис.
12.4) позволяет найти изменения среднего и действующего значений выходного напряжения. Так, если амплитуда входного л Тр напряжения меняется в два раза и при минимальной амплитуде М ~$, косинус угла отсечки равен 0) К," 0,6, то изменение коэффициента й, = 0,9иь0„8, а А, =- = 0,94 —: 0,85, что определяет 0 изменения Е/ и У,. 05 0 02 04 06 00 1 Гы0 Рис. 12.4 Рис. 12.3 Из приведенного примера ясно,. что хорошо стабилизируется в таком стабилизаторе лишь амплитудное значение выходного напряжения, и только потому, что сгабилитрон принят идеальным.
$42.3. Стабилизаторы с обратной связью Примерами стабилизаторов с обратной связью могут служить две схемы: схема с тиристорами и схема с нагруженным мостом. Чтобы пропускать обе полуволны переменного тока, тиристоры в силовой цепи стабилизатора должны быть включены попарно, навстречу друг другу. Применяют как параллельное включение тиристоров, подобное тому, которое было в тиристорном выпрямителе с регулированием на стороне переменного тока (см.
рис. 7.10, б), так и последовательное. В последнем случае каждый из тиристоров шуитир устоя обратным диодом (см. рис. 12.1, а). При значительной индуктивности в цепи нагрузки силовая цепь стабилизатора с тиристорами может потерять управляемость, ибо тиристоры могут запираться только после того, как их ток станет равным нулю.
Запаздывание тона в цепи 1.)г приводит к тому, что схема управляется лишь при углах отпирания тиристоров и, больших, чем угол запаздывания тока ~р. Схема стабилизатора с носледовательным включением тиристоров силовой цепи (Т, и Т,) и обратными диодами (Д„Д,), работающая на 6 1у 8/ омическую нагрузку (рис. 12.5, а), имеет цепь сравнения выходного напряжения с опорным (выпрямитель Тр„Дм Д, и сгабилитрон Д9) фазоимпульсное управляющее устройство (транзистор Т, конденсатор Сы зарядный резистор йм выпрямитель Д„, Д, Д„Д ) и разрядную цепь (стабилитрон Д„тиристор Т,).
Выпрямитель цепи сравнения работает на нагрузку, начинающуюся с индуктивности, его выпрямленное напряжение пропорционально среднему значению переменного напряжения на нагрузке. Напряжение, снимаемое с итого выпрямителя, сравнивается с опорным, создаваемым стабилитроном Д,. В системе с отрицательной обратной связью регулирование происходит таким образом, что сигнал ошибки, в данном случае разность части выпрямленного напряжения, получающейся на резисторе )г„и напряжения на стабилитроне Д, стремится к нулю. Поэтому стабилизатор с такой цепью сравнения будет поддерживать постоянным среднее значение напряжения на выходе.
Фазоимпульсное устройство содержит стабилитрон Д, и время- задающую цепь (резистор йм конденсатор С,), которая преобразует кусочно-гармоническое напряжение на выходе вспомогательного вы.прямителя (диоды Д„Д„Д„Д,) в линейно нарастающее. Когда оба тиристора закрыты, все напряжение сети оказывается приложенным к точкам а, б силовой цепи (штриховые линии на рис. 12.5, б). Передаваясь через диод Д, или Д, на выход вспомогательного выпрямителя, оно приводит к появлению на стабилитроне Д, почти прямоугольного напряжения 1/„(рйс. 12.5, в).
Заряд конденсатора С, от напряжения У„через резистор И, приводит к возникновению на его обкладках линейно нарастающего напряжения 0с,. Напряжение на конденсаторе возрастает до С„р для разрядной цепи. Разрядная цепь, включающая в себя маломощный тиристор Т, и стабилитрон Д„, открывается лишь при напряжении анод — катод тиристора, болыпем напряжения стабилизации стабилитрона Д„ когда ток стабилитрона становится достаточным для открывания тиристора Т,. Это напряжение анод — катод и есть пробивное. После открывания тирнстора Тэ конденсатор С, быстро разряжается, его ток разрядки создает в цепи управляющих электродов сцловых тиристоров Т, и Т, управляющие импульсы 1„(рис.
12.5, г). Откроется тот из тиристоров, который находится в дайный момент под положительным напряжением. Диоды Д, и Д, снимают с силовых тиристоров Т, и Т, напряжение обратной полярности, что уменьшает опасность обратного пробоя при подаче на управляющий электрод запертого по аноду тиристора открывающего импульса ( . В схемах с параллельным включением тиристоров приходится ставить отдельные разрядные цепи. Открывание тиристора приводит к появлению на'нагрузке напряжения, равного напряжению сети, и обесточиванию стабилитрона Д,. С началом нового полупериода все процессы повторяются. Время зарядки конденсатора С, до пробивного напряжения зависит от тока, потребляемого транзистором Т,.
г)ем больше ток, тем медленнее заряжается конденсатор С, и с большим углом запаздывания а открываются силовые тиристоры. Ток транзистора Т4 пропорционален отклонению среднего значения выходного напряжения от номинальной величины. Таким образом и происходит процесс стабилизации в этой схеме.
Все соотношения, характеризующие работу силовой цепи тирисгорного стабилизатора, приведены в разделе, посвященном регулируемому выпрямителю. Вместо тиристоров в силовую цепь стабилизатора можно включить выпрямительные диоды и магнитный усилитель. В стабилизаторе с нагруженным мостом (рис.
12. 6, а) диоды силовой цепи подзапираются выходным напряжением стабилизатора посгоянного напряжения Ц> (рис. 12.6, б). На нагрузку проходят усеченные косинусоидальные импульсы (рис. 12.6, и), которые ссютветствуют части входного напряжения е, большей по абсолютной величине подпирающего напряжения Уо. Поскольку ток нагрузки протекает не только через диоды моста (Д, — Да), но и через транзистор Т, и вспомогательный источник постоянного напряжения Е„„, то все эти элементы следует включить в силовую цепь стабилизатора. В цепь обратной связи ста- 4 г Ла билизатора надо включить вы- г прямитель цепи сравнения, выполненный на трансформаторе Тр и диодах Да — Д„источ- а гр ник опорного напряжения (Д„), '" вар га,р, 4 усилитель сигнала ошибки (транзистор Т,). При возрастании амплитуды I входного напряжения Е не- 'ге сколько повышаегся выходное 1 напряжение, что приводит к росту постоянного напряжения на е выходе выпрямителя в цепи обратной связи, подзапиранию усилительного транзистора Т, , ге Подзапирание транзистора Т, 4 аее вызывает отпирание силового транзистора цепи постоянного тока Та и увеличение напряжения (~о.
ВозРастание напРЯжениЯ Уо г) увеличивает отсечку импульсов гд напряжения в силовой цепи переменного тока, что и не дает Рис. 12,6 полностью проходить приросту входного напряжения на нагрузку. Среднее значение напряжения на нагрузке (см. рис. 12.6, а) о Уо — — — ~ (Е соз гоа — (Го) е(оог= — (з(п б — 6 соз 6), (12.5) 2 г' зе, о где соз б = У,/Е . По этому соотношению, положив У,р посгоянным, определяют необходимый диапазон изменения угла отсечки для стабилизации изменений амплитуды, происходящих в пределах от Е ,„ до Е ьь Изменяя угол отсечки 6, легко получить требуемый для идеальной стабилизации диапазон изменений напряжений Уо: (1оапах — Еаптах соэ бпппа (/и ы=Е пи„сов 6 „„. ) (12.6) В реальной схеме с конечным, но большим усилением изменения выходного напряжения малы, поэтому диапазон изменения напряжения (/о практически такой же, как и в идеальной схеме. Поскольку изменение постоянного напряжении, падзапирающего мост (12.7) б(7о=0о — 0оппп есть усиленное изменение выходного напряжения ~~(' ср ~ср спсп ('ср пяпс (12.8) Если необходимо стабилизировать действующее значение напряжения на выходе, которое определяется соотношением 17= 17 -„- ~ Е' (сох оо1 — сора)огЫ = п / й с" с =Е ~/ — (З(1+0,5саз26) — 0,75зш 2З1, (12.10) то следует вместо схемы сравнения, приведенной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
