Міністерство освіти і науки України НУ “Львівська політехніка” кафедра автоматики та телемеханіки Лабораторна робота №6 з дисципліни :”Елементи та пристрої автоматики” Львів-2004р. Метою роботи є вивчення принципу дії і параметрів ферорезонансних стабілізаторів напруги, які характеризуються достатньою для багатьох задач практики точністю стабілізації, надійністю, високим к.к.д. і низькою вартістю. Застосовуються такі стабілізатори в діапазонах потужностей від декількох вольт-ампер до десятків кВА. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ Діюче значення змінної напруги в електричних мережах часто коливається в широких границях, що може викликати порушення нормальної роботи електроапаратури споживачів. Для забезпечення високої стабільності напруги використовують спеціальні системи автоматичного регулювання з еталонними задавачами напруги, елементами порівняння, підсилювачами і зворотними зв'язками (компенсаційні стабілізатори). В багатьох випадках з достатньою точністю стабілізація напруги може бути здійснена за допомогою параметричних стабілізаторів, дія яких грунтується на послідовному включенні лінійного опору і нелінійного, який мав вольт-амперну характеристику з ділянкою, паралельною осі струмів. При малих потужностях в якості нелінійного елемента використовуються кремнієві стабілітрони або газорозрядні стабіловольти. В колах змінного струму середніх і великих потуж-, ностей використовуються параметричні стабілізатори на магнітних елементах: лінійному дроселі і нелінійному, робоча точка якого знаходиться на ділянці насичення. Введення нелінійного дроселя в режим насичення потребує значного струму, який живиться від джерела живлення, що знижує к.к.д. Уникнути цього недоліку можливо оляхом застосування в ролі неліи4й-ного елемента ферорезонансного контура. На рис. І показана проста схема ферорезонансного стабілізатора, який складається з лінійного дроселя , осердя якого працює на "вертикальній ділянці" кривої намагнічування, із нелінійного дроселя з паралельно приєднаною ємністю . Ємність С і дросель , підібрані так, що при вхідній напрузі нижче номінальної і при частоті: виникає резонанс струмів, тобто струм в ємності С дорівнює по вели-ч/.кі і протилежний по фазі струму в Результуючий струк контура при цьому дорівнює і дросель входить в насичення. На рис. 2 побудовані вольт-амперні характеристики нелінійного дроселя .ємності С і контура. При подаль-, ламу збільшені вхідної напруги робоча точка переміщається на прямолінійні- ділянку вольт-амперної характеристики, де основна частина приросту вхідної напруги спадає на ншасиченому дроселі . З вольт-амперної характеристики видно,, що"внаслідок відхилення на кут характеристики бід горизонтальної осі струмів, коефіцієнт стабілізації зменшується. Тому на.практиці застосовуються більш складні схеми стабілізаторів.1 На рис. З наведена найбільш поширена схема ферорезонансного стабілізатора. Для компенсації зміни вхідної напруги введена компенсуюча обійтка и , яка розмічена на осерді лінійного дроселя. Обмотка включена таким чином, щоб е.р.с.ціеї обмотки була в противазі з напругою контура і компенсувала зміну напруги контура, зали аа»чи незмінною вихідну напругу. • З метоп отримання вихідної напруги, ідо дорівнює номінальномузначенню вхідної напруги або більшої,', нелінійний дросель виконуютьза схемою підвиідуючого автотрансформатора. Для цього вхідну напругу підключають до , а'знімається, напруга з обмоток .Для оменаєння ємності конденсатора збільшується індуктивністьдроселя додатковою обмоткою . Основним нс-долікои ферорезонансних стабілізаторів є велика залежність вихідної напругивід частоти. Хрін- того нелініРніеть ферорезонансного контура при-видить до зміни йорми вихідної напй'ги, га а мас. також третю гармоніку. Сиінка якості ферорезонансних стабілізаторів моче бутипроведено га рядом показників..До них відносяться такі показники: . : 1) Діапазон стабідізації по вхідній напруг і - інтервал знамень напруги дяерола живлення, з межах якого- гарантується нормальна робота стабілізатора. Діапазон стабілізації задасться найбільшим і наг.менішш , значеннями вхідної напруги або допустимими її відхиленнями від номінального значення враженими з процентах, приймають 2)Точність стабілізації оцінюється ь процентах відхилення В залежності від типу стабілізатора і умов експлуатації точні т* стабілізації знаходиться в межах (0,5 4 2,0) / . 3) Коефіцієнт стабілізації 4) Чутливістю до частоти джерела живлення в інтервалі зміни частоти: або в диференціальній формі:
5) Коефіцієнт корисної дії. 6) Коефіцієнт потужності - кут зсуву фази між струмом і на- пругоп на вході при активному навантаженні: . Крім основних показників, стабілізатор характеризується експлуатацій ними параметрами: Вхідною напругою та її допустимим відхиленням . Частотою вхідної напруги . Вихідною напругою . 4. Допустимою вихідною потужністю вих.доп або вихідни допустим» струмом вих.доп



R1  Uвх, В Wк Івх, А Рвх, Вт Uвих, В Івих, А cos Ф ∂u, % к.к.д.,% S  180 1 1,5 46 206 1 0,1704 6,36 76,30 -   2 1,5 46 206 1 0,1704 6,36 76,30 -   3 1,5 46 206 1 0,1704 6,36 76,30 -   4 1,5 46 206 1 0,1704 6,36 76,30 -   5 1,55 47 208 1,24 0,1685 5,45 92,44 -   6 1,55 49 212 1,24 0,1756 3,64 94,22 -  190 1 1,5 47 206 1,02 0,1649 6,36 73,73 5,47   2 1,5 47 206 1,02 0,1649 6,36 73,73 5,47   3 1,5 47 206 1,02 0,1649 6,36 73,73 5,47   4 1,5 47 206 1,02 0,1649 6,36 73,73 5,47   5 1,5 48 208 1,02 0,1684 5,45 74,44 11,00   6 1,5 49 212 1,02 0,1719 3,64 75,87 5,53  200 1 1,525 49 208 1,02 0,1607 5,45 69,56 5,25   2 1,525 49 208 1,02 0,1607 5,45 69,56 5,25   3 1,525 49 208 1,02 0,1607 5,45 69,56 5,25   4 1,525 49 208 1,02 0,1607 5,45 69,56 5,25   5 1,525 49 210 1,04 0,1607 4,55 71,61 10,50   6 1,525 49 210 1,04 0,1607 4,55 71,61 -  210 1 1,55 50 211 1,04 0,1536 4,09 67,42 5,05   2 1,55 50 211 1,04 0,1536 4,09 67,42 5,05   3 1,525 50 211 1,04 0,1561 4,09 68,52 -   4 1,525 50 211 1,04 0,1561 4,09 68,52 -   5 1,25 50 211 1,04 0,1905 4,09 83,60 -   6 1,2 50 211 1,04 0,1984 4,09 87,08 -  220 1 1,6 50 214 1,05 0,1420 2,73 63,84 4,86   2 1,575 50 212 1,05 0,1443 3,64 64,24 -   3 1,575 50 210 1,05 0,1443 4,55 63,64 4,82   4 1,575 50 210 1,05 0,1443 4,55 63,64 4,82   5 1,25 49 210 1,02 0,1782 4,55 77,89 -   6 1,2 48 208 1,02 0,1818 5,45 80,36 4,73  230 1 1,65 52 216 1,06 0,1370 1,82 60,33 4,70   2 1,625 51 214 1,02 0,1365 2,73 58,40 2,35   3 1,6 50 212 1,02 0,1359 3,64 58,76 2,35   4 1,6 50 212 1,02 0,1359 3,64 58,76 2,35   5 1,275 49 208 1,02 0,1671 5,45 72,35 -   6 1,2 48 206 1,02 0,1739 6,36 76,13 -  240 1 1,725 54 218 1,06 0,1304 0,91 55,82 4,54   2 1,675 52 216 1,06 0,1294 1,82 56,96    3 1,675 51 214 1,06 0,1269 2,73 56,43 4,46   4 1,65 51 214 1,06 0,1288 2,73 57,28 4,46   5 1,575 49 208 1,06 0,1296 5,45 58,33 4,33   6 1,525 48 206 1,06 0,1311 6,36 59,66 4,29   R2  Uвх, В Wк Івх, А Рвх, Вт Uвих, В Івих, А cos Ф ∂u, % к.к.д.,% S  180 1 1,375 42 206 0,92 0,1697 6,36 76,57 -   2 1,375 42 206 0,92 0,1697 6,36 76,57 -   3 1,375 42 206 0,92 0,1697 6,36 76,57 -   4 1,375 42 206 0,92 0,1697 6,36 76,57 -   5 1,4 43 208 0,93 0,1706 5,45 76,76 -   6 1,4 45 212 0,94 0,1786 3,64 79,08 -  190 1 1,4 44 208 0,92 0,1654 5,45 71,94 5,47   2 1,4 44 208 0,92 0,1654 5,45 71,94 5,47   3 1,4 44 208 0,92 0,1654 5,45 71,94 5,47   4 1,4 44 208 0,92 0,1654 5,45 71,94 5,47   5 1,375 45 209 0,93 0,1722 5,00 74,40 11,00   6 1,375 45 210 0,94 0,1722 4,55 75,56 5,53  200 1 1,425 45 210 0,92 0,1579 4,55 67,79 5,25   2 1,425 45 210 0,92 0,1579 4,55 67,79 5,25   3 1,425 45 210 0,92 0,1579 4,55 67,79 5,25   4 1,425 45 210 0,92 0,1579 4,55 67,79 5,25   5 1,425 45 210 0,92 0,1579 4,55 67,79 10,50   6 1,425 45 210 0,92 0,1579 4,55 67,79 -  210 1 1,45 47 212 0,94 0,1544 3,64 65,44 5,05   2 1,45 47 212 0,94 0,1544 3,64 65,44 5,05   3 1,45 45 210 0,94 0,1478 4,55 64,83 -   4 1,45 45 210 0,94 0,1478 4,55 64,83 -   5 1,45 45 210 0,94 0,1478 4,55 64,83 -   6 1,45 45 210 0,94 0,1478 4,55 64,83 -  220 1 1,5 47 214 0,94 0,1424 2,73 60,96 4,86   2 1,5 47 212 0,94 0,1424 3,64 60,39 -   3 1,5 47 212 0,94 0,1424 3,64 60,39 4,82   4 1,5 47 212 0,94 0,1424 3,64 60,39 4,82   5 1,425 46 210 0,93 0,1467 4,55 62,30 -   6 1,375 45 208 0,92 0,1488 5,45 63,26 4,73  230 1 1,55 49 216 0,96 0,1374 1,82 58,17 4,70   2 1,55 49 216 0,96 0,1374 1,82 58,17 2,35   3 1,55 49 216 0,96 0,1374 1,82 58,17 2,35   4 1,55 49 216 0,96 0,1374 1,82 58,17 2,35   5 1,45 46 210 0,94 0,1379 4,55 59,19 -   6 1,4 45 208 0,92 0,1398 5,45 59,43 -  240 1 1,6 50 218 0,98 0,1302 0,91 55,64 4,54   2 1,6 50 216 0,98 0,1302 1,82 55,13 -   3 1,575 48 214 0,98 0,1270 2,73 55,48 4,46   4 1,575 48 214 0,98 0,1270 2,73 55,48 4,46   5 1,5 46 208 0,94 0,1278 5,45 54,31 4,33   6 1,425 45 206 0,92 0,1316 6,36 55,42 4,29   R3  Uвх, В Wк Івх, А Рвх, Вт Uвих, В Івих, А cos Ф ∂u, % к.к.д.,% S  180 1 1,25 40 208 0,82 0,1778 5,45 75,80 -   2 1,25 40 208 0,82 0,1778 5,45 75,80 -   3 1,25 40 208 0,82 0,1778 5,45 75,80 -   4 1,25 40 208 0,82 0,1778 5,45 75,80 -   5 1,25 40 210 0,84 0,1778 4,55 78,40 -   6 1,25 40 212 0,84 0,1778 3,64 79,15 -  190 1 1,25 40 208 0,82 0,1684 5,45 71,81 -   2 1,25 40 208 0,82 0,1684 5,45 71,81 -   3 1,25 40 208 0,82 0,1684 5,45 71,81 -   4 1,25 40 208 0,82 0,1684 5,45 71,81 -   5 1,25 40 209 0,83 0,1684 5,00 73,04 11,00   6 1,375 40 210 0,84 0,1531 4,55 67,52 5,53  200 1 1,425 40 210 0,82 0,1404 4,55 60,42 5,25   2 1,425 40 210 0,82 0,1404 4,55 60,42 5,25   3 1,425 40 210 0,82 0,1404 4,55 60,42 5,25   4 1,425 40 210 0,82 0,1404 4,55 60,42 5,25   5 1,425 40 210 0,82 0,1404 4,55 60,42 10,50   6 1,425 40 210 0,82 0,1404 4,55 60,42 -  210 1 1,325 42 212 0,84 0,1509 3,64 64,00 5,05   2 1,45 42 212 0,84 0,1379 3,64 58,48 5,05   3 1,45 42 210 0,84 0,1379 4,55 57,93 -   4 1,45 42 210 0,84 0,1379 4,55 57,93 -   5 1,45 41 210 0,82 0,1346 4,55 56,55 -   6 1,45 40 210 0,82 0,1314 4,55 56,55 -  220 1 1,375 43 214 0,84 0,1421 2,73 59,42 4,86   2 1,375 43 212 0,84 0,1421 3,64 58,87 -   3 1,375 43 210 0,84 0,1421 4,55 58,31 -   4 1,375 43 210 0,84 0,1421 4,55 58,31 -   5 1,3 42 210 0,86 0,1469 4,55 63,15 -   6 1,275 40 208 0,86 0,1426 5,45 63,77 4,73  230 1 1,425 44 216 0,86 0,1342 1,82 56,68 4,70   2 1,425 44 216 0,86 0,1342 1,82 56,68 2,35   3 1,425 44 216 0,86 0,1342 1,82 56,68 1,57   4 1,425 44 216 0,86 0,1342 1,82 56,68 1,57   5 1,325 41 208 0,84 0,1345 5,45 57,33 4,52   6 1,3 39 206 0,82 0,1304 6,36 56,49 4,48  240 1 1,5 43 216 0,86 0,1194 1,82 51,60 -   2 1,475 43 216 0,86 0,1215 1,82 52,47 -   3 1,475 43 214 0,86 0,1215 2,73 51,99 4,46   4 1,475 43 214 0,86 0,1215 2,73 51,99 4,46   5 1,375 41 208 0,82 0,1242 5,45 51,68 -   6 1,35 40 206 0,8 0,1235 6,36 50,86 -   Графіки залежностей експлуатаційних показників від Uвх (для R2 і Wк №1)


∂u(%) = f(Uвих)



Графіки залежностей експлуатаційних показників від R (Uвх =200 В, Wк №1)


∂u(%) = f(R)



Висновок: на цій лабораторній я вивчив принципу дії і параметрів ферорезонансних стабілізаторів напруги, які характеризуються достатньою для багатьох задач практики точністю стабілізації, надійністю, високим к.к.д. і низькою вартістю. Застосовуються такі стабілізатори в діапазонах потужностей від декількох вольт-ампер до десятків кВА.