철 공진 전압 안정기 - 작동 원리

비선형 초크의 단자에서 안정된 전압을 얻는 안정기는 가장 간단한 강자성 안정기입니다. 주요 단점은 낮은 역률입니다. 또한 회로의 고전류에서는 라인 초크 크기가 매우 큽니다.

무게와 크기를 줄이기 위해 강자성 전압 안정기는 자기 시스템을 결합하여 제작하고 역률을 높이기 위해 전류 공진 회로에 따라 커패시터를 포함합니다. 이러한 안정제는 철 공진제라고합니다.

철 공진 전압 안정기는 기존 변압기와 구조적으로 유사합니다 (그림 1, a). 입력전압(Uin)이 인가되는 1차권선(w1)은 단면이 큰 자기회로의 2구간에 위치하여 자기회로의 일부가 불포화 상태가 된다. 전압 Uin은 자속 F2를 생성합니다.

쌀. 1. 철 공진 전압 안정기의 개략도: a — 메인; b — 대체

출력 전압 Uout이 유도되고 부하가 연결된 단자의 2차 권선 w2는 단면이 더 작고 포화 상태인 자기 회로의 섹션 3에 위치합니다. 따라서 전압 Uin과 자속 F2의 편차로 섹션 3의 자속 F3 값은 거의 변하지 않으며 ee도 변하지 않습니다. 등. v. 2차 권선 및 Uout. 플럭스 F2가 증가함에 따라 섹션 3을 통과할 수 없는 부분은 자기 션트 1(F1)을 통해 폐쇄됩니다.

정현파 전압 Uin에서 자속 F2는 정현파입니다. 플럭스 F2의 순간값이 진폭에 접근하면 섹션 3은 포화 모드로 들어가고 플럭스 F3은 증가를 멈추고 플럭스 F1이 나타납니다. 따라서 자기 션트(1)를 통과하는 자속은 자속 F2가 진폭 값에 가까운 순간에만 닫힙니다. 이것은 플럭스 F3을 비정현파로 만들고 전압 Uout도 비정현파가 되고 세 번째 고조파 성분이 명확하게 표현됩니다.

등가 회로(그림 1, b)에서 비선형 요소(2차 권선)의 병렬 연결된 인덕턴스 L2와 커패시턴스 C는 그림 1과 같은 특성을 갖는 철공진 회로를 형성합니다. 2. 등가 회로에서 알 수 있듯이 분기의 전류는 전압 Uin에 비례합니다. 곡선 3(브랜치 L2)과 1(브랜치 C)은 인덕턴스와 커패시턴스의 전류가 위상이 반대이기 때문에 서로 다른 사분면에 위치합니다. 공진 회로의 특성 2는 동일한 전압 값 Uout에서 L2와 C의 전류를 대수적으로 합산하여 구성됩니다.

공진 회로의 특성에서 알 수 있듯이 커패시터를 사용하면 낮은 자화 전류에서 안정적인 전압을 얻을 수 있습니다. 낮은 전압 Uin에서.

또한 커패시터를 사용하면 레귤레이터가 높은 역률로 작동합니다. 안정화 계수는 가로축에 대한 곡선 2의 수평 부분의 경사각에 따라 달라집니다. 이 구간은 상당한 경사각을 가지고 있기 때문에 추가 장치 없이는 큰 안정화 계수를 얻을 수 없습니다.

쌀. 2. 철공진 전압 안정기의 비선형 소자 특성

이러한 추가 장치는 자기 회로의 불포화 섹션 1에 있는 1차 코일과 함께 위치한 보상 코일 wk(그림 3)입니다. Uin과 F가 증가하면 emf가 증가합니다. 등. v. 보상 코일. 2차 권선과 직렬로 연결되지만 e. 등. c. 보상 코일은 위상이 반대였습니다. 등. v. 2차 권선. Uin이 증가하면 배출량이 약간 증가합니다. 등. v. 2차 권선. e의 차이에 의해 결정되는 전압 Uout. 등. c. 2차 및 보상 권선은 e의 증가로 인해 일정하게 유지됩니다. 등. v. 보상 코일.

쌀. 3. 보상 코일이 있는 철공진 전압 안정기의 구성

권선 w3은 커패시터 양단의 전압을 증가시키도록 설계되어 전류의 용량성 구성 요소, 안정화 계수 및 역률을 증가시킵니다.

철공진 전압 안정기의 단점은 비정현파 출력 전압과 주파수 의존성입니다.

업계는 20-30의 안정화 계수로 100W ~ 8kW의 전력을 가진 철 공진 전압 안정기를 생산합니다. 또한 자기 분로가 없는 철공진 안정기가 생산됩니다. 자속 F3은 공기에 닫혀 있습니다. 즉, 누설 자속입니다. 이렇게 하면 스태빌라이저의 무게를 줄일 수 있지만 작업 영역은 안정화 계수 kc가 5일 때 공칭 값 Uin의 10%로 좁아집니다.