6.4. Стабилизаторы переменного напряжения

Для стабилизации переменных напряжений применяют в основном те же методы и схемы, что и для стабилизации постоянных напряжений; используют лишь другие элементы схемы.

В простейших стабилизаторах переменное напряжение на нагрузке с постоянным одним из своих показателей получается из-за нелинейности вольт-амперной характеристики одного из элементов - схемы так же, как в схеме со стабилитроном, работающей на постоянном токе.

В более сложных стабилизаторах с обратной связью стабильность выходного напряжения достигается за счет изменения сопротивления элементов силовой цепи, которыми управляет усилитель сигнала ошибки.

Однако имеются и существенные отличия стабилизаторов переменного напряжения от стабилизаторов постоянного напряжения.

Рис.6.4. Стабилизаторы переменного напряжения

Во-первых, все стабилизаторы переменного напряжения искажают форму кривой напряжения. Выходное напряжение, если не принять специальных мер, значительно отличается по форме от входного. Поэтому следует всегда обращать внимание на то, какой из показателей переменного напряжения стабилизируется: амплитудное значение, действующее или среднее (за полпериода). В связи с искажениями формы кривой выходного напряжения, вносимых стабилизатором при изменении амплитуды входного, стабилизируется один из названных показателей, а не все вместе.

Стабилизируемый показатель определяется назначением стабилизатора, т.е. нагрузкой, на которую он работает. В стабилизаторах тока накала ламп следует добиваться стабильности действующего значения тока; в стабилизаторах напряжения питания гироскопа — амплитуды первой гармоники; в стабилизаторах, питающих выпрямитель, нагрузка которого начинается с индуктивности, — среднего значения напряжения и т. д. 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 уменьшения реактивных токов, потребляемых из сети таким стабилизатором, в его схему включают конденсатор, что приводит к возникновению феррорезонанса. Феррорезонансный стабилизатор (Рис. 6.4,а) содержит насыщающуюся катушку индуктивности , линейную катушку индуктивности и конденсатор С. Ток , протекающий через контурную катушку , нелинейно зависит от напряжения на контуре U. С ростом напряжения U средняя магнитная проницаемость насыщающегося сердечника будет падать, и ток будет расти быстрее, чем напряжение U (рис. 6.4,б). Ток конденсатора , опережающий по фазе ток . на 180°, линейно зависит от напряжения U. Ток контура Iк, равный алгебраической сумме токов ,. и Iс, возрастает более круто, чем ток насыщающейся катушки (Рис. 6.4,б). Падение напряжения на гасящем дросселе Lr прямо пропорционально току I_£, равному геометрической сумме реактивного тока Iк и активного тока I_н.

Поскольку напряжение на входе стабилизатора Ес равно сумме выходного напряжения U и падения напряжения на дросселе

( 6.3)

то оно при изменениях тока меняется сильнее, чем напряжение U (рис. 6.4, в). Это и приводит к эффекту стабилизации.