Transformatoare stabilizatoare de tensiune

Transformatoare stabilizatoare de tensiune

Stabilizatoarele de tensiune sunt necesare pentru alimentarea unor instalatii care au un grad inalt de constanta a tensiunii, iar reteaua de alimentare are oscilatii suparatoare ale valorii efective a tensiunii.

Schema de principiu a unui transformator stabilizator de tensiune este prezentata in figura 2.28.a. Infasurarea primara este formata din doua bobine cu numere diferite de spire (w₁ si w₃), asezate pe coloane diferite (coloana 1, respectiv coloana 3) si conectate aditional.

Infasurarea secundara are w₂ spire si este asezata pe coloana centrala 2.

Coloana 1 functioneaza in regim puter 656b15g nic saturat, astfel incat valoarea maxima a fluxului fascicular are o variatie neliniara in raport cu valoarea efectiva I₁ a curentului care il produce (vezi figura 2.18.b), reluctanta magnetica a acestei coloane avand o valoare mare datorita saturatiei.

Coloana 3 functioneaza in regim nesaturat, impus de intrefierul . Astfel valoarea maxima a fluxului magnetic , variaza liniar in raport cu valoarea efectiva I₁ a curentului care il produce (vezi figura 2.28.b); reluctanta magnetica a acestei coloane este si are o valoare mare, impusa de reluctanta intrefierului.

Coloana 2, pe care este dispusa bobina secundara, functioneaza in regim nesaturat (fluxurile si se scad) si are o reluctanta magnetica mica. In consecinta se poate considera ca fluxul fascicular se inchide, practic prin coloanele 1 si 2, pentru <<) , iar fluxul fascicular se inchide, practic, prin coloanele 3 si 2 pentru ca <<).

Daca neglijam caderile de tensiune pe infasurari atunci tensiunile la bornele infasurarilor au expresiile:

(2.51)

Folosind caracteristicile magnetice si (vezi figura 2.28.b), pe baza relatiilor (2.51) se determina caracteristicile volt-amper ale circuitului primar U₁(I₁) si caracteristica intrare-iesire U₂(I₁) - vezi figura 2.28.c, unde U₁ si U₂ sunt valorile efective ale tensiunilor. Ambele caracteristici sunt neliniare, caracteristica volt-amper a circuitului infasurarilor primare avand un caracter mai pronuntat neliniar.

Se observa ca, pentru zona de functionare aleasa, o abatere mare a tensiunii de alimentare, conduce la o abatere mult mai mica a tensiunii de iesire. Calitatea transformatorului stabilizator este apreciata de marimea coeficientului de stabilizare:

(2.52)

unde U_1n si U_2n sunt tensiunile nominale ale celor doua infasurari. Cu cat coeficientul K_s este mai mare cu atat stabilizatorul este mai bun.

Desi au o constructie simpla si robusta stabilizatoarele de tensiune fara condensator au dezavantaje majore: tensiunea de iesire deformata si valoarea coeficientului de stabilizare depinde de sarcina.

Pentru a imbunatati coeficientul de stabilizare, de multe ori in practica, se foloseste un stabilizator cu ferorezonanta, care contine un circuit ferorezonant paralel.

Consideram circuitul ferorezonant paralel (vezi figura 2.29.a) format    dintr-o bobina saturabila L si un condensator C. Se considera ca toate marimile electrice variaza sinusoidal si se exprima in complex simplificat. Curentul absorbit de circuit este :

si este capacitiv sau inductiv (vezi figura 2.29.b) in functie de marimea celor doi fazori si .

Valoarea efectiva a tensiunii la bornele bobinei saturabile este neliniara, iar valoarea efectiva a tensiunii U_C la bornele condensatorului este liniara in raport cu curentii respectivi, astfel incat, grafic, se poate construi caracteristica volt-amper U(I) a circuitului ferorezonant, unde U reprezinta valoarea efectiva a tensiunii la bornele circuitului - vezi figura 2.29.c.

Se observa ca tensiunea la borne este nula in punctul de ferorezonanta.

In figura 2.29.d este reprezentata caracteristica ideala volt-amper si caracteristica reala, care nu are un punct de anulare a tensiunii datorita rezistentei electrice pe care o are bobina saturabila. Ambele caracteristici au o variatie liniara incepand cu o anumita valoare I_m a curentului.

In figura 2.30 este prezentata schema de principiu al unui stabilizator ferorezonant. Infasurarea primara are w₁ spire si este asezata pe coloana centrala, care functioneaza nesaturat. Infasurarea secundara este formata din doua bobine avand, in total, w₂ spire (), asezate pe coloanele laterale si conectate diferential. Coloana 1 functioneaza saturat, iar bobina secundara de pe aceasta coloana este suntata de un condensator C formand, impreuna, un circuit ferorezonant. Coloana 3 functioneaza tot in regim nesaturat datorita intrefierului . In ipoteza ca toate marimile electrice si magnetice variaza sinusoidal in figura 2.30.b sunt prezentate in functie de curentul I₁:

tensiunea efectiva U₂₁ la bornele circuitului ferorezonant (vezi figura..2.29.d);

tensiunea efectiva U₂₃ la bornele bobinei de pe coloana 3;

tensiunea efectiva rezultanta U₂, obtinuta ca diferenta a primelor doua tensiuni.

Caracteristica U₂(I₁) se numeste caracteristica intrare - iesire.

Randamenul si factorul de putere al acestui tip de stabilizator este mai bun , decat pentru cazul in care nu se folosea circuit ferorezonant.