Главная » Книги и журналы

1 ... 19 20 21 22 23 24 25 ... 32

мотке регулируется с помощью угольного столбика УС, электромагнит которого питается напряжением от вспомогательного выпрямителя б. Степень подмагничивания ДН зависит от выходного напряжения выпрямителя и пропорциональна напряжению t/jj.

Точность поддержания выходного напряжения стабилизатора определяется свойствами угольного столбика УС и составляет

0116x0-

1, h Н

-.- L

i:. V

ш

- f.

±(1,5-3)% при изменении входного напряжения стабилизатора на dz 15% и одновременном шменении тока нагрузки в пределах от 20 до 100% номинальной величины.

В описанной схеме стабилизатора дроссель ДН с двумя обмотками представляет собой по существу одну из разновидностей магнитных усилителей, как это можно понять из схемы рис. 7-12, а. Здесь сопротивление 2ц включено в питающую цепь переменного тока последовательное обмотками переменного тока и выпрямителем В, Управление током подмагничивания осуществляется при помощи обмотки Wy, питаемой от внешнего источника постоянного тока. Одновременно подмагничивание производится при помощи обмотки обратной связи Wo, с питаемой от выпрямителя. Степень подмагничивания дросселя ДН зависит от тока нагрузки 7, а при постоянной величине - от напряжения питающей сети. Тем

Рис. 7-Г2. Схема стабилизаторов и регуляторов напряжения с магнитными ycйvитeлями.

самым осуществляется автоматическое регулирование напряжения или тока в нагрузке.

Описанные регуляторы напряжения обеспечивают достаточную стабилизацию, но обладают заметной инерционностью. Значительно менее инерционны регуляторы с электронными лампами и транзисторами.

На рис. 7-12, б показана схема стабили^апура напряжения, в котором подмагничнвание дросселя ДН регулируется электронными лампами. Потребитель энергии переменного тока включен последовательно с обмотками переменного тока ДН в сеть с напряжением вх- Параллельно сопротивлению нагрузки включена первичная обмотка вспомогательного трансформатора Тр, Одна часть повышающей обмотки трансформатора Тр питает управляющую цепь ДН с помощью лампы Л у и левой части кенотрона Л^. Ток подмагничивания ДН протекает через лампу Лу и зависит от управляющего потенциала на сетке (потенциал создается на цепочке CR), Заряд RC - цепочки регулируется диодом Л^. Ток через диод Л^ зависит от напряжения на нагрузке Z и может регулироваться с помощью сопротивления R,

В схеме рис. 7-12, е изменен способ регулирования тока подмагничивания дросселя ДН, Здесь выпрямитель по схеме трехфазного моста / питается от сети через трансформатор, включенный по схеме треугольник - звезда. Вторичные обмотки трансформатора 7 соединены последовательно с обмотками вспомогательного трансформатора 5; на этих обмотках создается напряжение, пропорциональное току нагрузки 7, В результате с возрастанием тока нагрузки увеличивается ток в обмотках силового трансформатора и напряжение на обмотках вспомогательного трансформатора повышается.

Выходное напряжение трансформатора 8 питает выпрямитель 4 через трансформатор 5; выпрямитель питает цепь постоянного тока 5 дросселя ДН. Обмотка обратной связи 6 дросселя ДН включена последовательно с нагрузкой Zh по постоянному току. Вспомогательная резонансная цепь 2 воздействует на напряжение первичной обмотки трансформатора 3 в зависимости от изменения частоты тока питания силового трансформатора. В результате действия всех элементов схемы напряжение на нагрузке поддерживается достаточно стабильно и не зависит от изменения величины входного напряжения и частоты тока в сети.

§ 7-4. ЭЛЕКТРОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Электронными стабилизаторами принято условно называть параметрические и компенсационные стабилизаторы, у которых основными элементами схем являются электронные лампы. Такие стабилизаторы обычно используются в цепях постоянного тока.

Электронные стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные, управляемые со стороны входа и выхода, либо одновременно с той и другой стороны.

А. Простейшие схемы электронных стабилизаторов

Простейшие схемы электронных стабилизаторов напряжения параметрического типа приведены на рис. 7-13. При

т

Рис 7-13. Простейшие схемы электронноламповых стабилизаторов

напр яжения.

изменении входного напряжения U в схеме рис. 7-13, а меняется потенциал сетки лампы на

1 + 2

а анодный ток лампы изменится на

крутизна характеристики лампы.

В результате изменения анодного тока лампы изменится падение напряжения на сопротивлении на величину AU. При условии, что:

=1, (7-14)

A(/3 = A(/ov или S

Ri + Rz

изменение входного напряжения н. .....анряжении U,

Такой стабилизатор работает идеально лишь в том случае, если в процессе его действия не меняется величина S. Практически же, крутизна характеристики S меняется с изменением потенциала сетки. В результате степень стабильности напряжения зависит от пределов изменения S.

На основании уравнения (7-14) можно сделать следующие выводы:

1. Отношение величин-5--5- должно быть наименьшим, не

. i + 2

равным нулю, чтобы изменение потенциала Ас/о было небольшим, в пределах которого крутизна характеристики лампы мало меняется;

2. Крутизна характеристики лампы должна быть по возможности большей. Из этих соображений предпочтительнее применять тетроды и пентоды;

3. следует выбирать большим, но с учетом того, что по мере увеличения этого сопротивления снижается к. п. д. стабилизатора.

Действие схемы рис. 7-13, б с последовательно включенной лампой сводится к следующему. Потенциал сетки лампы равен разности напряжений U и Ril. При изменении входного напряжения f/x одновременно изменяются анодный ток лампы /а и падение напряжения на сопротивлении причем увеличению потенциала анода соответствует снижение потенциала сетки. Если изменения анодного тока, обусловленные изменениями потенциалов анода и сетки, одинаковы по величине, то ток нагрузки останется без изменения. Эта схема может быть названа стабилизатором тока.

При изменении в схеме рис. 7-19, б входного напряжения на величину Af/gx произойдет изменение напряжения на нагрузке

Если характеристика лампы на этом участке работы прямолинейная, определяемая уравнением

где fx - статический коэффициент усиления лампы; Ri - внутреннее сопротивление; Яао - анодное напряжение приведения, то анодный ток изменится на величину:

R, - Rn

Для рассматриваемой схемы стабилизатора с автономным сеточ ным смещением AU = yAUj получим:

At/a + Un

где АГ - --- - ток в цепи сопротивлении Ri и R

4

р.

;

После несложных преобразований найдем;

AU = AU

(7-15)

Отсюда видно, что при .i

= 2/1 изменение напряжения на стабилизатор идеален. Практически

нагрузке равно нулю, величина л меняется, и стабилизирующие свойства схемы не иде* альны. Так как у триодов л мало зависит от потенциалов электродов лампы, то предпочтительнее использовать в таких стабилизаторах триоды.

Стабилизаторы напряжения с последовательно включенными лампами обеспечивают большую стабильность напряжения и применяются, главным образом, при постоянных сопротивлениях нагрузки.

Схемы рис. 7-13, в-г отличаются от описанных тем, что в них управление осуществляется со стороны выхода стабилизатора.

Стабилизаторы с последовательно соединенными лампами (рис. 7-13, д-ё) часто называют стабилизаторами с катодной нагрузкой. Во второй из этих схем (рис. 7-13, е) лампа используется для усиления изменений потенциала сетки лампы Лх. При изменении напряжения U меняется анодный ток лампы Лх и падение напряжения на сопротивлении R. Часть этого падения напряжения сравнивается с напряжением батареи смещения и воздействует на сетку лампы Л^, компенсируя изменение анодного тока. При этом устраняется влияние изменившегося напряжения А^вх на напряжение А^н- Можно показать, что

U. = Rx

l(Ri + Rn) (Ri + Ru) + RiR2\ii (1 + \1г)}

(7-16)

где Rx

Rk +

i?H; 11 И - коэффициенты усиления ламп Л^

и Л^у й < 1 - коэффициент деления напряжения, падающего на R; Rn и Ri2 - внутренние сопротивления ламп. На основании (7-16)

и с учетом того, что Rk\X2 > 1; RxRtHll

Rid (Ri

получим:

(Ri-	f Ri2)
R2-\

(7-17)

где К2 = 12

рис. 7-13, е. Коэффи

R..-R

лампы Л2 в схеме

К

н

(7-18)

Необходимое напряжение смещения kU , так как

> -

Стабилизатор по схеме рис. 7-li5, . . гих тем, что его выходное сопротивление мало:

ичается от дру-

вых

(7-19)

Б. Электронные стабилизаторы напряжения

компенсационного типа

Электронные стабилизаторы напряжения компенсационного типа представляют собой комбинацию двух простых схем стабилизации и сочетают в себе свойства схем с параллельным и последовательным включением ламп.

Рис. 7-14. Блок-схемы электронных стабилизаторов

напряжения компенсационного типа.

Компенсационные стабилизаторы строятся по одной из двух блок-схем рис. 7-14. Электронная лампа /, служащая исполнительным элементом, включена в схеме а последовательно, а в схеме б - параллельно нагрузке. В обеих схемах использован усилительный элемент 2 для повышения чувствительности стабилизатора. На вход этого усилителя подается разностное напряжение Е^ - вых. где £эт - опорное (эталонное) напряжение 5, обычно снимаемое с газоразрядного стабилизатора, а а - коэффициент деления выходного напряжения, определяемый измерительным элементом 4 стабилизатора.

Для стабилизатора по блок-схеме рис. 7-14, а действительно соотношение

К{Е

0£/вых) = и

(7-20)

где К

КгК

- общий коэфф]циент усиления элементов / стабилизатора. Когда /( 1, выходное напряжение

и

ВЫХ

Е

К

1 + Ко

Е

а

или aU

вых

Е

т. е. при постоянных значениях а и Е^. выходное напряжение поддерживается постоянным и не зависит от величины нагрузки, входного напряжения и других факторов. Поэтому требуется высокая стабильность напряжения Е^ и надо применять усилители с большим коэффициентом усиления.

Стабилизаторы компенсационного типа могут управляться со стороны входа, выхода и одновременно с обеих сторон. Простейшая

Рис. 7-15. Практические схемы электронных стабилизаторов напряжения ком

пенсационного типа-

>

схема стабилизатора с управлением со стороны выхода приведена на рис. 7-15, а. Здесь для простоты анализа показаны трехэлектрод-ные лампы, хотя чаще используются многоэлектродные лампы.

Когда напряжение на входе стабилизатора увеличивается, то возрастают и напряжение на выходе и величина а^/ых потенциал сетки лампы Лг становится более положительным, вызывая увеличение тока через R. В результате этого возрастает f/, делая потенциал сетки лампы Л- более отрицательным, т. е. увеличивая внутреннее сопротивление лампы Rn, чем компенсируется происшедшее изменение входного напряжения. При уменьшении вход-

мин

ного напряжения уменьшается вели. *ызывая увеличе-

ние отрицательного потенциала сетки Лг и уменьшение отрицательного потенциала сетки JIi. При этом уменьшается внутреннее сопротивление лампы JIi и компенсируется происшедшее уменьшение входного напряжения.

Сопротивление Rz, включенное после исполнительной лампы Л-, увеличивает стабильность напряжения Е^ и обеспечивает постоянство режима работы стабилитрона Л^. Правда, при таком включении 3 лампа Лх дополнительно нагружается током /ст.

Основные параметры стабилизатора можно опредео1ИТь путем раздельного подсчета входного и выходного сопротивлений для переменного и постоянного токов.

Как показано на рнс. 7-15, а, на вход стабилизатора одновременно подаются два входных напряжения: U и х-- Для источника питания стабилизатора оказываются два сопротивления: R и ?вх. дин. В случае питания стабилизатора от выпрямителя через сглаживающий фильтр стат определяется суммарным сопротивлением фильтра и выпрямителя для постоянного тока, а /?зх. дки - сопротивлением сглаживающего фильтра переменному току (так как фильтр имеет большую выходную емкость, то ?вх.дии мало).

Для стабилизатора можно определить:

вх, ст

(3 ~Г ст. стат) + 3 1 ст.

Ст. стат

дин 4

(3 + ст. дин) . 11 + 3 + ст. дин'

вых. стат

(8~h ст. стат) ~1~ 3 ~1~ ст.стат

ВХ- Стат

(3 ~h ст. стат) 1 р L Р

г> 1 D 1 D * ii- стат ~г вх. стат

и ~Г З ~г ст. стат

вых. дин

Rii + вх, Д

(7-21)

а + Ri2 Ri + R2

статическое сопротивление стабилитрона Л^\ /?ст. дин

где /?ст, стат

динамическое сопротивление стабилитрона; R стпт

внутреннее

сопротивление лампы Л1 постоянному току; R - внутреннее сопротивление лампы Л^ переменному току; \ii и \i2 - статические коэффициенты усиления ламп Лг и Лг. Остальные величины обозначены на схеме.

На основании приведенных соотношений (7-21) можно получить:

а) коэффициент стабилизации по напряжению

К

вых. Стат вх дии

вых. дин вх. стат

б) коэффициент сглаживания

ВХ. дин

(7-22)

ВЫХ* дии

Если учесть соотноатения величин, входящих в приведенные формулы, то после их упрощения получим:

Rsbix. дин = 5 * вх. дин = = .-1 + ; (7-23)

ВЫХ. стат

к' Rn + RJ R

ВХ. стат

Таким образом, из выражений (7-23) следует, что выходное сопротивление стабилизатора уменьшается, а коэффициенты сглаживания и стабилизации увеличиваются пропорционально общему коэффициенту усиления /С, коэффициенту деления напряжения а

и крутизне характеристики Si лампы Лх.

С целью увеличения коэффициента а обычно параллельно сопротивлению Rx включают конденсатор Сх. При этом по переменному току а увеличивается до единицы, а по постоянному току остается прежней. Благодаря этому коэффициенты сглаживания и стабилизации возрастают в несколько раз (обычно по постоянному току выбирают а = 0,3-0,5). Уменьшение выходного сопротивления стабилизатора и увеличение коэффициента сглаживания достигаются также за счет подключения конденсатора Сф параллельно сопротивлению нагрузки i? .

Практически используемые схемы стабилизаторов, исправленные с учетом сделанных замечаний, приведены на рис. 7-15, б, в. Здесь показано, как можно обойти затруднения в выборе лампы на допустимую мощность рассеяния, применяя для этого шунтирующее сопротивление Rm- В этом случае коэффициент стабилизации понижается и становится равным:

ст. ш Кст щ;- (7-24)

В. Электронные стабилизаторы тока

Основное различие между стабилизаторами напряжения и тока -

специфика управления исполнительным элементом стабилизатора: в стабилизаторах тока управление осуществляется в непосредственной зависимости от тока в нагрузке, в то время как в стабилизаторах напряжения режим работы исполнительного элемента зависит от напряжения на нагрузке.

Схемы электронных стабилизаторов тока, как и стабилизаторы напряжения, могут быть подразделены на параметрические и компенсационные.

Простейшие схемы электронных стабилизаторов тока параметрического типа показаны на рис. 7-16. В схемах рис. 7-16, а-б изменение тока нагрузки приводит к изменению параметров лампы и тем самым компенсируются изменения тока независимо от того, вызвано ли изменение тока колебаниями входного напряжения или сопротивления нагрузки. Для схемы рис. 7-16, а действительны следующие соотношения.

Падение напряжения на сопроти...

I II.

При линейной характеристике лампы, определяемой уравнением

. + f/ - fao

где

получим

и

Среднее значение тока нагрузки

где i?

и

вх. cji

сопротивление лампы постоянному току.

(7-25)

Рис 7-16. Схемы электронных стабилизаторов тока.

Коэффициент стабилизации

К

или К

вх н

А/н вх. ср

после подстановки значений величин получится:

К

Ri + Rn + Ri{l+\i} R + R+R

(7-26)

Следовательно, стабилизация тока будет тем совершеннее, чем больше коэффициент усиления лампы \i и чем меньше ее сопротивление постоянному току i?,.

Схему стабилизатора (рис. 7-16, б) можно анализировать так же, как это сделано со схемой рис. 7-16, а, но надо учитывать особенности включения лампы параллельно с цепью нагрузки.

1 ... 19 20 21 22 23 24 25 ... 32