Estabilizadores de tensão ferrorressonantes - princípio de operação

O estabilizador, no qual uma tensão estabilizada é obtida nos terminais da bobina não linear, é o estabilizador ferromagnético mais simples. Sua principal desvantagem é o baixo fator de potência. Além disso, em altas correntes no circuito, os tamanhos das bobinas de linha são muito grandes.

Para reduzir o peso e o tamanho, os estabilizadores de tensão ferromagnéticos são fabricados com um sistema magnético combinado e, para aumentar o fator de potência, é incluído um capacitor de acordo com o circuito ressonante atual. Tal estabilizador é chamado de ferrorressonante.

Estabilizadores de tensão ferrorressonantes estruturalmente semelhantes aos transformadores convencionais (Fig. 1, a). O enrolamento primário w1, ao qual é aplicada a tensão de entrada Uin, está localizado na seção 2 do circuito magnético, que possui uma grande seção transversal, de modo que parte do circuito magnético está em estado insaturado. Uma tensão Uin cria um fluxo magnético F2.

Arroz. 1. Esquema de um estabilizador de tensão ferrorressonante: a — principal; b — substituições

O enrolamento secundário w2, em cujos terminais a tensão de saída Uout é induzida e à qual a carga está conectada, está localizado na seção 3 do circuito magnético, que possui uma seção menor e está em estado saturado. Portanto, com desvios da tensão Uin e do fluxo magnético F2, o valor do fluxo magnético F3 na seção 3 quase não muda, ee não muda. etc. v. enrolamento secundário e Uout. À medida que o fluxo F2 aumenta, aquela parte dele que não pode passar pela seção 3 é fechada pelo shunt magnético 1 (F1).

O fluxo magnético F2 em uma tensão senoidal Uin é senoidal. Quando o valor instantâneo do fluxo F2 se aproxima da amplitude, a seção 3 entra no modo de saturação, o fluxo F3 para de aumentar e o fluxo F1 aparece. Assim, o fluxo através do shunt magnético 1 fecha apenas nos momentos em que o fluxo F2 está próximo do valor da amplitude. Isso torna o fluxo F3 não senoidal, a tensão Uout também se torna não senoidal, o terceiro componente harmônico é claramente expresso nele.

No circuito equivalente (Fig. 1, b), a indutância L2 conectada em paralelo do elemento não linear (enrolamento secundário) e a capacitância C formam um circuito ferrorressonante com as características mostradas na Fig. 2. Como pode ser visto no circuito equivalente, as correntes nos ramos são proporcionais à tensão Uin. As curvas 3 (ramo L2) e 1 (ramo C) estão localizadas em quadrantes diferentes porque as correntes na indutância e capacitância são opostas em fase. A característica 2 do circuito ressonante é construída somando algebricamente as correntes em L2 e C nos mesmos valores de tensão Uout.

Como pode ser visto pelas características do circuito ressonante, o uso de um capacitor permite obter uma tensão estável em baixas correntes de magnetização, ou seja, em tensão mais baixa Uin.

Além disso, com capacitor, o regulador opera com alto fator de potência. Já o fator de estabilização depende do ângulo de inclinação da parte horizontal da curva 2 em relação ao eixo das abcissas. Como esta seção tem um ângulo de inclinação significativo, é impossível obter um grande fator de estabilização sem dispositivos adicionais.

Arroz. 2. Características de um elemento não linear de um estabilizador de tensão ferrorressonante

Tal dispositivo adicional é a bobina de compensação wk (fig.3), localizada junto com a bobina primária na seção insaturada 1 do circuito magnético. À medida que Uin e F aumentam, a fem aumenta. etc. v. bobina de compensação. Está conectado em série com o enrolamento secundário, mas assim e. etc. c. a bobina de compensação estava oposta na fase e. etc. v. enrolamento secundário. Se Uin aumenta, então a emissão aumenta ligeiramente. etc. v. enrolamento secundário. Tensão Uout que é determinada pela diferença em e. etc. c. os enrolamentos secundário e de compensação são mantidos constantes devido ao aumento de e. etc. v. bobina de compensação.

Arroz. 3. Esquema de um estabilizador de tensão ferrorressonante com uma bobina de compensação

O enrolamento w3 foi projetado para aumentar a tensão no capacitor, o que aumenta o componente capacitivo da corrente, o fator de estabilização e o fator de potência.

As desvantagens dos estabilizadores de tensão ferrorressonantes são a tensão de saída não senoidal e sua dependência de frequência.

A indústria produz estabilizadores de tensão ferrorressonantes com potência de 100 W a 8 kW, com um fator de estabilização de 20-30. Além disso, são produzidos estabilizadores ferrorressonantes sem shunt magnético. O fluxo magnético F3 neles é fechado ao ar, ou seja, é um fluxo de vazamento. Isso permite reduzir o peso do estabilizador, mas reduz a área de trabalho para 10% do valor nominal Uin em um fator de estabilização kc igual a cinco.