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.