14. Стабилизаторы непрерывного действия.

• Указать, на чем основан принцип действия стабилизаторов непрерывного действия.

• Изобразить и описать схемы стабилизаторов.

• Изобразить и описать структурную схему системы управления стабилизатором непрерывного действия.

Ответ

Принцип действия регуляторов-стабилизаторов с непрерывным регулированием основан на зависимости вольт-амперной характеристики транзистора от базового тока. Благодаря этому свойству транзистор можно рас­сматривать как резистор с регулируемым сопротивлени­ем, которое определяется током базы. В качестве регу­лируемого сопротивления транзистор (или группа транзисторов) может быть включен последовательно или параллельно с нагрузкой и выполнять функции основного исполнительного органа в процессе регу­лирования (стабилизации) выходного напряжения. В схеме на рисунке 1 с ростом входного напряжения сигнал, поступающий на базу транзистора VT от системы управления СУ стабилизатора, увеличивает сопротивле­ние перехода коллектор — эмиттер транзистора до такого значения, когда падение напряжения на транзисторе не станет равным (с точностью, обусловленной в основном схемой СУ) изменению входного напряже­ния . При уменьшении U_вx сопротивление транзис­тора уменьшается и соответственно уменьшается падение напряжения на нем. Таким образом, регулируя падение напряжения на транзисторе, можно стабилизировать вы­ходное напряжение. В схеме рисунок 2 транзистор VT включен параллель­но нагрузке и дополнительно введено балластное сопро­тивление . В данной схеме стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет перераспределения входного напряжения между сопротивлениями и (сопротивление между коллектором и эмиттером тран­зистора VT) при регулировании СУ стабилизатора. С ростом входного напряжения уменьшается сопро­тивление , а падение напряжения на сопротивлении увеличивается; с уменьшением входного напряжения происходит обратный процесс. Регулирование падения напряжения на позволяет стабилизировать выходное напряжение.

В качестве основного регулирующего элемента обыч­но используют мощные силовые транзисторы, которые соединяют параллельно между собой в количестве, определяемой мощностью стабилизатора.

Рисунок 1. Рисунок 2.

14. Электромеханические стабилизаторы напряжения.

• Указать назначение электромеханических стабилизаторов.

• Изобразить схему электромеханического стабилизатора.

• Описать принцип действия стабилизатора.

• Указать достоинства и недостатки схемы.

Ответ

Электромеханические стабилизаторы предназначены для плавного регулирования выходного напряжения. Одним из способов является использование короткозамкнутой подвижной обмотки в автотрансформаторе. Автотрансформатор в этом случае выполняется на трехстержневом Ш-образном магнитопроводе (рисунок 1). На среднем стержне этого магнитопровода распо­ложены две намотанные встречно одинаковые обмотки 1 и 2. На среднем стержне также располагается короткозамкнутая обмот­ка 3, примерно равная по высоте обмоткам 1и 2 (эта обмотка может быть выполнена виде сплошной рамки). При перемещении обмотки 3 вдоль стержня она охватывает витки обмоток 1 и 2 в разном соотношении в зависимости от своего месторас­положения.

Например, когда обмотка 3 находится в верхнем положении и внутри нее расположена обмотка 1, сопротивление последней становится очень малым. Это объясняется тем, что обмотка 3, вы­полняющая в данном случае функции вторичной обмотки по отно­шению к обмотке 1, замкнута накоротко, а сопротивление трансфор­матора, у которого вторичная обмотка замкнута накоротко, мало и определяется в основном индуктивностями рассеяния и активными сопротивлениями обмоток. В этом случае напряжение , подводи­мое к автотрансформатору, оказывается почти полностью приложен­ным к обмотке 2. Магнитные потоки, вызванные этим напряжением, замыкаются преимущественно по участкам магнитопровода, указан­ным на рисунке 1 пунктиром. Очевидно, что выходное напряжение автотрансформатора U_вых в этом случае мало.

Если обмотка 3 находится в крайнем нижнем положении, то сопротивление обмотки 2 становится мало и напряжение оказывается почти полностью приложенным к обмотке 1. В результате выходное напряжение становится примерно равным входному. Когда обмотка 3 занимает промежуточное положение вдоль стержня, напряжение перераспределяется между обмотками 1 и 2. Изменяя положение обмотки 3, можно регулировать U_вых практически от нуля до U_вых = . Основным недостатком схемы являются низкое значение коэффициента мощности по входу и плохие массо-габаритные показатели.

Рисунок 1.