В качестве линейного элемента нецелесообразно использовать активное сопротивление
, так как это привело бы к потерям в нем активной мощности и снижению КПД стабилизатора. Поэтому в качестве
обычно используют линейную индуктивность
(рис. 3.3, а), выполненную в виде ненасыщенного дросселя благодаря зазору в магнитопроводе. По
будет протекать намагничивающий реактивный ток сильно насыщенного нелинейного дросселя
. Для обеспечения необходимой точности стабилизации
должна тоже обладать значительной индуктивностью, и на ней также будет теряться значительная реактивная мощность, т.е. весь стабилизатор будет представлять по отношению к источнику питания индуктивную нагрузку с низким коэффициентом мощности. Для компенсации влияния индуктивной реактивности в стабилизатор всегда вводится линейная емкость
такого значения, чтобы контур
был близок к резонансу токов на частоте источника питания. При этом реактивная составляющая тока
в цепи резонансного контура
станет меньше, на такую же величину уменьшится реактивная составляющая входного тока
, что приведет к повышению не только коэффициента мощности, но и КПД, вследствие уменьшения потерь на активном сопротивлении обмотки линейного дросселя
. Кроме того, вследствие наличия резонансного контура, при меньшем напряжении на входе происходит насыщение дросселя
, т.е. наступает режим стабилизации.
Вольт-амперные характеристики такого стабилизатора в режиме холостого хода показаны на рис. 3.3, б.
Рис. 3.3 Феррорезонансный стабилизатор
Если пренебречь активной составляющей сопротивления нелинейного дросселя и емкости
, то их токи
и
будут чисто реактивными и лежащими в противофазе. Тогда кривую напряжения
на выходе стабилизатора можно графически построить в комплексной плоскости суммированием, с учетом знака абсцисс вольт-амперных характеристик
нелинейного дросселя и
емкости:
.
Вольт-амперная характеристика на входе стабилизатора получена графическим суммированием
и
на нагрузке
и на линейном дросселе
:
.
Если не учитывать фазу тока конденсатора, то вольт-амперную характеристику можно представить лежащей в одном квадранте. Тогда реальная вольт-амперная характеристика стабилизатора, с учетом активного сопротивления элементов цепи, будет иметь вид, показанный на рис. 3.3, б штриховой линией.
Основные параметры стабилизатора.
Наиболее характерными для стабилизатора напряжения являются следующие параметры:
Диапазон стабилизации по входному напряжению (рис. 3.3, в).
Это интервал значений напряжений источника питания, в пределах которого гарантируется нормальная работа стабилизатора и сохранение заданной точности стабилизации. Задается наибольшим и наименьшим
значениями входного напряжения либо допустимыми отклонениями (
и
) входного напряжения от номинального
значения, выраженными в процентах.
Точность стабилизации.
Оценивается обычно по выраженному в процентах отклонению стабилизированного напряжения
на нагрузке от номинального значения
при изменении входного напряжения в пределах всего диапазона стабилизации:
.
В реальных стабилизаторах лежит в пределах (0,2-2) %.
Коэффициент стабилизации.
Выражается отношением:
.
При получим дифференциальный коэффициент стабилизации для любой точки характеристики вход-выход,
(см. рис. 3.3, в).
Коэффициент стабилизации показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения на нагрузке меньше относительного изменения напряжения на входе стабилизатора.
Часто нелинейный дроссель выполняют по схеме повышающего автотрансформатора, чтобы получить , даже если напряжение сети меньше номинального.
контур настраивают на резонансную частоту, близкую к частоте сети:
.
Ферромагнитные стабилизаторы имеют малую инерционность (переходной процесс второго-третьего периода), высокую надежность, длительный срок службы. Но не лишены и недостатков. Не могут работать при меняющейся частоте, имеют несинусоидальное выходное напряжение, критичны к величине нагрузки.