Способ настройки феррорезонансного стабилизатора напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (и) 603974

H ASTQPCN0hAV COHQETRJlhСТ Ю (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.02.73 (21)1882137/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

G 05 F 3/06

Гооуда рстаанный намнтат

Соаата Мнннстроа СССР ао делам нэооратоннй и отнрытнй (43) Опубликовано 25,04,78, Бюллетень №1 (53) УДК 621,316.772.1 (088.8 ) (45) Дата опубликования описання31.03.78 (72) А вто р изобретения

В, П, Старицин

Северо западный заочный политехнический институт (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ФЕРРОРЕЗОНАНСНОГО

СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к стабилизаторам напряжения переменного тока и может испол. зоваться при настройке феррорезонвнсных стабипизаторов, coneржвших параллельный нелинейный копебатепьный контур. 5

Известен способ настройки феррорезонансных стабилизаторов, базируюшихся нв том предложении, что нормальная работа ствбипизатора обеспечивается в том спучве, ког да реактивная мошность насышаюшегося i0 дросселя в рабочей точке равна реактивной мошности конденсатора. С этой целью емкость конденсатора выбирают. такой, чтобы при рабочей частоте ствбипизаторв сопротивпение конденсатора равно сопротивпению 15 йасы шаюшегося дросселя в р абоче и точке при нормальном входном напряжении. В этом спучве обеспечивается феррорезонанс на основной гармонике в параллельном нелинейном колебательном контуре. Сопротив- 20 ление пинейного дросселя при этой частоте уствнввпиввют равным 0,8-1,0 от,соп ротивпения конденсатора. Простейший стабипизвтор рассматриваемого типа состоит из последовательного колебательного контурас резонансной частотой сМ„, вкпючвюшего пинейный дроссепь и выходной конденсатор, и параллельно нелинейного контура; включающего тот же конденсатор и всасываюшийся дроссепь, резонансная частота которогоCeJ< зависит от амплитуды индукции насышаюшегося дросселя. Так как амплитуда индукции насышаюшегося дросселя при изменении входного напряжения изменяется не по линейному закону, то его индуктивность, в спедоватепьно и частотаи „явпяются непиней- ными функциями индукции. Наличие двух контуров, имеющих общий конденсатор, резонансные частоты которых в обшем случае могут не совпадать друг с другом, приво.дит к какой-то резупьтйруюшей, собственной частоте всего стабипизатора. Эта частота зависит от соотношения параметров эпементов стабилизатора, а также от вмппитуды входного напряжения и нагрузки. Вследствие этого настройка парвппепьного контура на частоту входного напряжения приводит в обшем случае к зпачитепьной расстройке по частоте всего стабилизатора. Такая расстройка обусловливает неустойчивый

60397 4

15

20

ЗО

45

55 режим работы, т. е. в результате изменения нагрузки ипи входного напряжения возникают устойчивые автокопебания на частоте, более низкой чем рабочая, которые в большинстве случаев сопровождаются механическими вибрациями самого стабилизатора. Кроме того, настройка стабилизатора по известному приводит к значительному недоиспользованию реактивной энергии, запасенным в элементах стабилизатора.

Белью изобретения является обеспечение устойчивости работы стабилизатора во всем диапазоне изменения входного напряжения и нагрузки, а также получение максимапь ной нагрузоспособности, представпяюшей собой отношение мощности нагрузки к суммарной реактивной мощности элементов стабилизатора.

Эта цель достигается путем настройки собственной частоты стабилизатора на частоту входного налряжения при минимально заданном его значении.

Настройку производят спедуюшим образом

Устан вливают минимальна заданное входное напряжение и, изменяя нагрузку, получают минимально допустимое входное напряжение. дальнейшую настройку производят путем измененния емкости конденсатора.

Если при увеличиении емкости конденсатора выходное напряжение растет, то собственная частота стабилизатора превышает частоту входного напряжения. Ипя обеспечения равенства этих частот и требуемого минимапьного выходного напряжения необходимо с увеличением емкости, конденсата ра увеличить и нагрузку до тех пор, пока изменение емкости конденсатора в любую сторону не будет приводить к уменьшению выходного напряжения ниже минимально допустимого.

Если при увеличении емкости конденса« тора входное напряжение будет падать, то в этом случае собственная частота стабипизатора ниже частоты входного напряжения. Поэтому для обеспечения равенства этих частот и требуемого минимального уровня выходного напряжения необходимо уменьшать емкость конденсатора и увеличить нагрузку до тех пор, пока так же, как и в первом случае изменение емкости конденсатора в любую сторону не будет приводить к уменьшению выходного напряжения ниже минимально допустимого, Настроенный стабилизатор имеет максимапьн ю нагрузоспособность, т.е. при

1 заданной точности стабилизации отйошение суммарной реактивной мошности стаби лизатора к мошности, потребляемой нагрузкой, достигнут минимума. Точность стабилизации при этом определяется сооТ ношением между индуктивностью пинейногг дросселя и статической индуктивностью нелинейного дросселя при минимальном входном напряжении. Следовательно, весогабаритные показатели стабилизатора в этом случае при заданной нагрузке имеют минимальное значение.

В результате указанной настройки обеспечивается устойчивость работы стабилизатора по основной гармонике во всем диапазоне измененния входного напряжения и на грузки, а также снижение коэффициента нелинейных искажений. При настройке стабилизатора по известному способу наимень ший коээффициент напинейных искажений, если не применять специальные меры, составляет не менее 15%. При настройке по предлагаемому .способу при совпадении частот коэффициент нелинейных искажений не превышает 8%. Кроме того, настройка по нредлагаемому способу позволяет уменьшения сопротивления линейного дросселя и соответствуюшего увеличения емкости конденсатора при одном и том же нелинейном дроссепе увеличить мошность более чем íà 50% по сравнению. со стабилизатором, настроенным по известному способу, При этом точность стабилизации в обоих случаях остает« ся одинаковой.. Получаемые в процессе насстройки предложенным способом результаты можно объяснить следующим образом. Как известно, максимальную амплитуду колебаний любого устройства можно получить в том случае, когда частота внешнего возмушения равна собственной частоте устройства. Так как собственная частота феррорезонансного стабиц зависит не только от его элемента, но и от величины входного напряжения и нагрузки, то совпадение

40 его частоты с частотой входного напряжения можно обеспечить только в какой-то одной точке, в которой нагрузоспособность стабилизатора при заданной точности,стабилизации достигает максимальной величины. От выбора этой точки зависит качество работы стабилизатора.

Если при фиксированных частоте и амплитуде входного напряжения выполнить стабилизатор так, чтобы при номинальной на грузке его собственная частота совпадала с частотой входного напряжения, то соотношение параметров элементов стабилизатора будет оптимальным. Так как собственная частота стабилизатора в конечном счете является фиксацией амплитуды первой гармоники вход« ного напряжения, то при изменении последней наступает расстройка по частоте, кото рая способствует уменьшению амплитудц выходного напряжения.

603974

Составитель B. Широков

Редактор Г. Хлебников Техред 3. Фанта Корректор Н. Ковалева

Заказ 2088/40 Тираж 1033 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, уп. Проектная, 5

При увеличении входного напряжения индуктивность нелинейного дросселя уменьшается, а собственная частота стабилизатора растет. Это приводит к расстройке по частоте, что препятствует росту амплитуды выходного напряжения. Поэтому в рассматриваемом случае достигается максимально воз- можная точность стабилизации выходного напряжения.

При уменьшении входного напряжения выходное напряжение уменьшается, индуктиввность нелинейного дросселя увеличивается, а собственная частота стабилизатора уменьшается. Это также лриводйт к расстройке по частоте. Если при увеличении входного напряжения воэникаюшая расстройка по частоте препятствует увепичению выходного напряжения, тов данном случае (уменьшение входного напряжения) расстройка по частоте способствует уменьшению выходного напряжения.

При этом аффект стабилиэапин выходного напряжения практически отсутствует. При некотором соотношении параметров незначительное уменьшение напряжения может привести к неустойчивому режиму работы,стабилизатора.

Исследования феррорезонансных стабилизаторов, что неустойчивые режимы работы возникают (в данном спучае рассматривается нормальная работа стабилизаторов, т, е. сердечник нелинейного дроссепя работает при . таких.индукпиях, когда еше не возникают четные гармоники) в том случае, когда частота входного напряжения превышает собственную частоту стабилизатора. Так как настройка по предпагаемому способу производится при минимальном входном напряжении и максимальной нагрузке; то увепичение входного напряжения ипи умень6 с шение нагрузки приводит к увеличению выходного напряжения, уменьшению статической индуктивности нелинейного дросселя,и,следовательно, увеличению собственной частоты только в одной точке и любое изменение входного напряжения и нагрузку в заданных пределах влечет за собой увеличение собственной частоты стабилизатора, т. е. обеспечивается полная -устойчивость.-его работы.

Таким образом, дпя обеспечения устойчивости работы стабилизатора во всем диапазоне изменения входного напряжения и "нагрузки и получения максимальной нагрузоспособности необходимо выполнить условия равнства собственной частоты стабипиэатора с частотой входного напряжения при минимально заданном его значении и номинальной нагрузке.

Формула изобретения

Способ настройки феррорезонансного стабипизатора напряжения, содержашего параппепьный непинейный копебатепьный контур, путем. иэмененния параметров линейных реактивных элементов, от п и ч а ю ш и и с я тем, что, с пенью обеспчения максимальной нагрузоспособности и устойчивости изменения входного напряжения и нагрузки, резупьтируюшую частоту нагруженного стабилизатора настраивают на частоту входного напряжения при минимально заданном его значении, увеличивая при этом нагрузку до тех пор пока отхпонения выходного напряжения в меньшую сторону от минимального значения не превысят заданной величины,