Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Четвертая особенность стабилизаторов — зависимость их работы от реактивного сопротивления нагрузки. В некоторых случаях стабилизаторы, успешно работающие иа чисто омическую нагрузку, имеют плохие показатели при омическоемкостной или омическо-индуктивной нагрузке. Отметим кратко основные особенности схемы стабилизаторов переменного напряжения с обратной связью. Силовая цепь такого стабилизатора может быть выполнена по аналогии с управляемым выпрямятелем иа тиристорах илн магнитных усилителях (рис. 12.1, а, б). Могут применяться те же силовые элементы, что в стабилизаторах постоянного напрямсения, но включенные в диагональ выпрямительного моста (рис. 12.1, в).
Возможно и включение в диагональ моста регулируемой постоянной'э, д, с., что поэзо. ляет менять угол отсечки переменного напряжения и за счет этого получать стабильное выходное напряжение. Регулируемым источником э. д. с. может быть линейный стабилизатор постоянного напряжения с достаточно широким диапазоном регулировки своего выходного напряжения. В схемы цепей сравнения стабилизаторов переменного напряжения обычно включают выпрямитель, выходное напря>кение которого сравнивается с постоянным опорным. При этом следует учитывать, какой ! показатель выходного переменного напряжения стабилизируется. Если стабилизируется амплитудное значение, то цепь сравнения должна иметь пиковый выпрямитель. Пиковый выпрямитель работает на 242 нагрузку, начинающуюся с емкости, и при очень большом сопротивлении нагрузки.
Если стабилизируется среднее за полпериода напряжение на нагрузке, то выпрямитель в цепи обратной связи должен иметь нагрузку, начинующуюся с индуктивности, и во избежание режима прерывистого тока в дросселе этого выпрямителя относительно небольшое сопротивление нагрузки. Для стабилизации действующего значения напряжения на нагрузке в цепь сравнения можно включить элемент, параметры которого резко меняются при изменении количества тепла, выделяемого в нем под действием стабялизируемого напряжения. Что касается усилителей в цепи обратной связи (ЦОС), то для схем, с непрерывным регулярованием (рис. 12.1, в, г) они ничем не >>у Ю >2 г ы к а) Рис. !2.1 отличаются от усилителей, встречающихся в стабилизаторах постоянного тока.
А для схем с прерывистым регулированием на тиристорах усиление сигнала ошибки производится одновременно с преобразованием его во временнбй интервал, определяющий момент запаздывания включения элемента силовой цепи по сравнению с моментом прохождения через нуль переменного напряжения соответствующей фазы.
Иначе говоря, в цепи обратной связи стабилизатора с прерывистым регулированием должно быть фазоимпульсное устройство, а усиление сигнала ошибки необходимо лишь для облегчения четкого срабатывания этого устройства. В стабилизаторе, выполненном на магнитных усилителях, преобразование сигнала ошибки во временнбй интервал производится в самом магнитном усилителе. Поэтому в нем цепи обратной связи те же, что и в стабилизаторе с непрерывным регулированием.
Лля питания основных радиотехнических устройств требуются источники постоянного напряжения. Проектировать стабильные источники переменного напряжения радиоин>кенеру приходится 8* 243 значительно реже. Поэтому в данном учебнике рассматриваются онн более кратко. Для стабилизации небольших по величине переменных токов применяют барретеры. Их действие основано на тепловом эффекте и поэтому они стабилизируют действующее значение тона.
5 12.2. Простейшие стабилизаторы а1 б~ й Рис. !2,2 Е,=и+1то1„1„ (! 2. 1) то оно при изменениях тока 1а меняется сильнее, чем напряжение У (рис. 12.2, в). Зто и приводит к эффекту стабилизации. В простейших стабилизаторах переменного напряжения стабилизация достигается включением в схему нелинейного элемента. В качестве такого нелинейного элемента для переменного тока часто применяют катушку индуктивности с насыщающимся ферромагнитным сердечником. Для уменыпения реактивных токон, потребляемых из сети таким стабилизатором, в его схему включают конденса- тор, что приводит к воз- 1 никновеиию феррорезонанса. Феррорезонансный ста- билизатор (рис.
12.2, а) со- 1 ° держит насыщающуюся ка1к С туп~ну индуктивности ~4 0~ линейную катушку иидук- тивности 1.„и копденсаб! тор С. Ток 1ы протекающий через контурную катушку А„., нелинейно зависит от напряжения на контуре У. С ростом напряжения У средняя' магнит- Е пая проницаемость насыщающегося сердечника будет падать и ток!ь будет г! расти быстрее, чем напряжение У (рпс. 12.2, б). Ток конденсатора 1с, опережающий по фазе ток 1ь на 180, линейно зависит от напряжения У.
Ток контура 1,, равный алгебраической сумме токов 1ь и 1с, возрастает более круто, чем ток насыщающейся катушкихЬ, (см. рис. 12.2, б). Падение напряжения на гасящем дросселе Л„прямо пропорционально току 1х, равному геометрической сумме реактивного тока I, и активного тока 1„. Поскольку напряжение на входе стабилизатора Е, равно сумме выходного напряжения У и падения напряжения на дросселе В реальных схемах феррорезонансных стабилизаторов (рис. 12.2, г) дроссель А„включают автотраясформатором, чтобы номинал выходного стабилизированного напряжения (l равнялся номиналу входного напряжения Е,. Помимо этого, для улучшения стабилизирующих свойств в схему вводят компенсацию.
Дополнительная обмотка гасящего дросселя А„включается последовательно и встречно в выходную цепь стабилизатора. Небольшое, но резко меняющееся при колебаниях сети Е, компенсирующее напряжение У„., при вычете пз большого, но медленно меняющегося напряжения на контуре, делает выходное напряжение практически постоянным. Преимущества феррорезонансного стабилизатора — большой срок службы, высокая надежность, достаточно хорошая стабильность выходного напряжения. Однако ему свойственны и недостатки. К ним следует отнести его болыпой вес, искам~ение формы кривой напряжения, чувствительность к измененяю частоты тока сети, трудность регулировки выходного напряжения.
Искажения формы напряжения феррорезонансным стабилизатором таковы, что наилучшую стабильность на выходе имеет действующее, а не среднее или амплитудное значение напряжения. При изменении частоты тока сети феррорезонансный стабилизатор изменяет величину выходного напряжения, т. е. стабилизирует иное его значение.
По этим причянам феррорезонансные стабилизаторы применяют редко. Значительно чшце для стабилизации переменных напряжений на нагрузках, потребляющих малую мощность, применяют стабилитроны, включенные либо в диагональ моста, либо встречно (рис. 12.3, а, 6). В этих схемах, представляющих собой ограничители напряжения, части каждой из полуволн, соответствующие напряжению, большему, чем напряжение стабилизации стабилитрона, отсекаются. При идеальном стабилитроне, имеющем характеристику в виде функции скачка, напряжение па первичной обмотке трансформатора (1, имеет трапепиевидную форму. Трансформатор позволяет повысить или понизить это напряжение до необходимой величины.
Стабильность среднего и действующего значений выходного напряжения такой'схемы даже при идеальном стабилнтроне получакпся не очень хорошими. Связано это с тем, что при изменении амплитуды входного напряжения Е„, меняется угол отсечки 0 и, следовательно, форма выходного напряжения (рис. 12.3„ о). Косинус угла отсечки 0 определяется как отношение напряжения стабилизации стабилитрона Е„ к амплитуде входного напряжения Е : (12.
2) соз 0 = Е„1Е Среднее значение напряжения на нагрузке найдем по определению; и„= — ".— ' ) ~.„, ~~ ~~! я„~ ~+) е„ы ~~- . =. !'., — я/з — о о и4 2 сооо +0~ = ---'- Е„й,(0). (12 3) Гь 1г / е,и й7 йс йд д фт йС Об йа Г соил Рис. !2.3 д! 1у г! Рис, !2.5 246 Для действующего значения напряжения получаем — О о ио 17= — ' 1~ — 1 Е- 'соз'а1йи1+ — 1 Е',йо1+ — 1 Е„'созиси1йо! = =- 1/ щ т п,1 и ! — и!2 — а из 1 и 2 соти а ) в, Зависимость коэффициентов й, и л, от З (рис. 12.4) позволяет найти изменения среднего и действующего значений выходного напряжения.
Так, если амплитуда входного в напряжения меняется в два раза и при минимальной амплитуде М ~ '6 . косинус угла отсечки равен и) 0,6, то изменение коэффициента /г„= 0,9 —:0,8, а й, = = 0,94 —: 0,85, что определяет Я изменения У и У,и. Рис. 12.4 Из приведенного примера ясно, что хорошо стабилизируется в таком стабилизаторе лишь амплитудное значение выходного напряжения, и только потому, что стабилитрон принят идеальным.
$22.3. Стабилизаторы с обратной связью Примерами стабилизаторов с обратной связью могут служить две схемы: схема с тиристорами и схема с нагруженным мостом. Чтобы пропускать обе полуволпы переменного тока, тиристоры в силовой цепи стабилизатора должны быть включены попарно, навстречу друг другу. Применяют как параллельное включение тирпсторов, подобное тому, которое было в тиристорном выпрямителе с регулированйем на стороне переменного тока (сы.
рис, 7.!О, б), так и последовательное. В последнем случае каждый нз тиристоров шунтируется обратным диодом (см. рпс. 12.1, а). Прн значительной индуктпвпости в цепи нагрузки силовая цепь стабилизатора с тиристорамн может потерять управляемость, ибо тиристоры могут запираться только после того, как их ток станет равным пуп|о. Запаздывание тока в цепи Ь)с приводит к тому, что схема управляется лишь прн углах отпирания тпристоров и, больших, чем угол запаздывания тока ~р.
Схема стабилизатора с последовзтельнгим включением тнристоров силовой цепи !Т, и Т,) н обратными диодами (Д„Д,), работающая на омическую нагрузку (рнс. !2.5, а), имеет цепь сравнения выходного напряжения с опорным !выпрямитель ТР„Дм Ди и стабилитрон Д,) фазоимпульсное управляющее устройство (транзистор Т„конденсатор С„зарядный резистор Еь выпрямитель Д„Д„Д„Д,) я разрядную цепь (стабилитрон Д,, тиристор Т,). Выпрямитель цепи сравнения работает на нагрузку, иачинаюцтуюся с индуктивности, его выпрямленное напрянсение пропорционально среднему значению переменного напряжения на нагрузке. Напряжение, снимаемое с этого 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, получа1ощейся ца резисторе Я„и напрямгения па стабилитроне Д, стремится к пулю.
Т!оэтому стабилизатор с такой цепью сравпеция будет поддерживать постоянным среднее значение напряжения на выходе. Фазоимпульсное устройство 'содержит стабплитрон Д, и время- задающую цепь (резистор г(„конденсатор С,), которая преобразует кусочно-гармоническое напряжение на выходе вспомогательного выпрямителя.(диоды Д„Д,, До Да) в линейно нарастающее, Когда оба тпристора закрыты, все напряжение сети оказывается приложенным к точкам а, б силовой цепи (штриховые линии на рпс.
12.5, б).,Передаваясь через диод Д, илн Д„па выход вспомогательного выпрямителя, оно приводит к появлению на стабилптроне Дг почти прямоугольного напряжения У„(рис. 12.5, в). Заряд конденсатора С, от напря>кенг1я У„через резистор )7х приводит к возникновению на его обкладках линейно нарастающего напряжения Ус,. Напряжение на конденсаторе возрастает до Упр для разрядной цепи. Разрядная цепь, включающая в себя маломощный тиристор То и стабилитрон Д„открывается лишь при напряжении анод — катод тиристора, большем напряжения стабилизации стабилитрона Д,, когда ток стабилитрона становится достаточным для открывания тиристора То Это напряжение анод — катод и есть пробивное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
