Stabilizator napięcia ferrorezonansowego od dawna jest aktywnie wykorzystywany nie tylko w życiu codziennym, ale także w przemyśle. Urządzenia tej klasy umożliwiają wyrównanie napięcia prądu przemiennego. Zasada działania opiera się na wpływie rezonansu elektromagnetycznego w obwodzie oscylacyjnym. Takie normalizatory mają wiele zalet, ale mają również swoje wady.
Zjawiska ferrorezonansu w sieciach elektrycznych
Głównymi czynnikami generującymi zjawiska ferrorezonansu w sieciach elektrycznych są elementy typu pojemnościowego i indukcyjnego. Są w stanie tworzyć obwody oscylacyjne podczas okresów przełączania. Efekt ten jest szczególnie zauważalny w transformatorach mocy, liniowych wzmacniaczach boost, obwodach bocznikowych i podobnych urządzeniach wyposażonych w masywne uzwojenie.
Zjawisko to ma dwa typy: rezonans prądów i napięcia.
Ferrorezonans napięcia jest możliwy, gdy w sieci występuje indukcyjność charakteryzująca się nieliniową właściwością prąd-napięcie. Ta cecha jest charakterystyczna dla cewek indukcyjnych, w których rdzenie są wykonane z elementów ferromagnetycznych. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku prostowników linii NKF. Takie negatywne zjawisko jest spowodowane niewielkim wskaźnikiem rezystancji typów omowych i indukcyjnych w odniesieniu do transformatorów mocy.
Ferroresonans w przekładniku napięciowym
Gdy transformator napięcia jest podłączony do sieci, powstają w nim kolejno połączone obwody LC, które są obwodem typu rezonansowego. Kiedy element indukcyjny o nieliniowej właściwości prądowo-napięciowej jest połączony szeregowo z elementem pojemnościowym, napięcie w tej strefie obwodu jest określane jako aktywne indukcyjnie.
Pod koniec pewnego okresu czasu wartość napięcia na elemencie indukcyjnym staje się szczytowa, obwód magnetyczny jest zasilany, a napięcie na elemencie pojemnościowym nadal rośnie. Ferrorezonans w transformatorze napięcia występuje, gdy napięcie indukcyjności i elementu pojemnościowego staje się równoważne.
Szybkie przejście przyłożonego napięcia z typu aktywno-indukcyjnego do typu aktywno-pojemnościowego nazywa się odwróceniem faz. Ten efekt jest niebezpieczny dla urządzeń elektrycznych.
Stabilizatory ferrorezonansowe
Prostowniki ferrorezonansowe nie są wyposażone we wbudowany woltomierz, co utrudnia pomiar wskaźnika napięcia wyjściowego sieci. Dostosowywanie wartości napięcia własnymi rękami nie będzie działać. Stabilizatory typu ferrorezonansu częściowo zniekształcają rzeczywiste odczyty, błąd wynosi do 12%.
Ci, którzy używają takich urządzeń od dłuższego czasu, powinni pamiętać, że są w stanie emitować pole magnetyczne, które może zakłócać prawidłowe funkcjonowanie domowego sprzętu elektrycznego. Stabilizatory tej klasy są skonfigurowane fabrycznie, nie wymagają żadnych dodatkowych ustawień w życiu codziennym.
Wpływ stabilizatora na technikę
Stabilizator napięcia ferrorezonansowy, którego zasada nie jest prosta, działa na urządzenia gospodarstwa domowego w następujący sposób:
- Odbiornik radiowy - można zmniejszyć czułość odbioru sygnału, znacznie obniżyć wskaźnik mocy wyjściowej.
- Centrum muzyczne - moc wyjściowa takiego sprzętu może znacznie spaść, kasowanie i nagrywanie nowych płyt znacznie się pogarsza.
- TV - po podłączeniu do stabilizatora można zaobserwować znaczny spadek jakości obrazu na telewizorze, poszczególne kolory nie są przesyłane poprawnie.
Ulepszony został obwód elektryczny nowoczesnych normalizatorów typu ferrorezonansu, co pozwala im wytrzymać duże obciążenia. Takie urządzenia mogą zagwarantować dokładną regulację napięcia sieciowego. Procedura korekcji jest wykonywana przez transformator.
Tryby pracy
Tryby działania stabilizatorów zależą od wielu czynników. Współczynnik mocy i klasa urządzenia mają bezpośredni wpływ. Charakterystyka mocy urządzenia może być różna, należy je wybrać biorąc pod uwagę rodzaj podłączanego sprzętu elektrycznego.
Tryby pracy prostownika zależą od następujących rodzajów obciążenia:
- indukcyjny
- aktywny;
- pojemnościowy.
Aktywne obciążenie w czystej postaci jest niezwykle rzadkie. Jest to konieczne tylko w tych obwodach, w których zmienna wartość urządzenia nie ma ograniczeń. Obciążenia pojemnościowe mogą być stosowane tylko dla prostowników o niskiej mocy.
Zasada działania stabilizatorów ferrorezonansowych
Uzwojenie pierwotne, na które przykładane jest napięcie wejściowe, znajduje się w obwodzie magnetycznym. Ma duży przekrój, co pozwala utrzymać rdzeń w nienasyconym stanie. Na wejściu napięcie tworzy strumienie magnetyczne.
Napięcie wyjściowe powstaje na zaciskach uzwojenia wtórnego. Obciążenie, które znajduje się na rdzeniu, ma mały przekrój i jest w stanie nasyconym jest podłączone do tego uzwojenia. W przypadku anomalii napięcia sieciowego i strumienia magnetycznego jego wartość nie jest faktycznie modyfikowana, a wskaźnik EMF pozostaje niezmieniony. Podczas wzrostu strumienia magnetycznego pewna jego część zostanie zamknięta na boczniku magnetycznym.
Strumień magnetyczny przyjmuje kształt sinusoidalny, a gdy zbliża się do wskaźnika amplitudy, jego indywidualna sekcja przechodzi w tryb nasycenia. Wzrost strumienia magnetycznego zatrzymuje się. Zamknięcie strumienia wzdłuż bocznika magnetycznego zostanie przeprowadzone tylko wtedy, gdy wskaźnik strumienia magnetycznego zostanie porównany z amplitudą.
Obecność kondensatora pozwala stabilizatorowi ferrorezonansowemu pracować ze zwiększonym współczynnikiem mocy. Szybkość stabilizacji zależy od poziomu nachylenia krzywej typu poziomego względem odciętej. Nachylenie tego odcinka jest znaczące, więc nie można znaleźć wysokiego poziomu stabilizacji bez wyposażenia pomocniczego.
Zalety i wady
Do kluczowych zalet prostowników ferrorezonansowych należą:
- odporność na przeciążenia;
- szeroki zakres wartości operacyjnych;
- prędkość regulacji;
- prąd przybiera formę sinusoidy;
- wysoka dokładność poziomowania.
Ale przy tych wszystkich zaletach urządzenia tej klasy mają również swoje wady:
- Jakość pracy zależy od wskaźnika obciążenia.
- Podczas pracy generowane są zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne.
- Niestabilna praca przy niewielkich obciążeniach.
- Wysokie ciężary i rozmiary.
- Hałas podczas pracy.
Większość nowoczesnych modeli nie ma takich wad, ale wyróżniają się znacznym kosztem, czasem wyższym niż cena UPS. Ponadto urządzenia nie są wyposażone w woltomierz, co uniemożliwia ich regulację.
Wskazówki dotyczące wyboru
Konstrukcja prostowników jest stale ulepszana, poprawia się jakość ich obwodów, co umożliwia przenoszenie znacznych przepięć ferrorezonansowych. Nowoczesne modele wyróżniają się wysoką wydajnością, dokładnością strojenia i długą żywotnością. Tryby zależą od charakterystyki mocy urządzenia i jego typu.
Głównym warunkiem wyboru stabilizatora ferrorezonansowego jest miejsce jego połączenia. Zwykle jest instalowany przy wejściu sieci elektrycznej do pokoju lub w pobliżu urządzeń gospodarstwa domowego. Jeśli prostownik jest zainstalowany dla wszystkich urządzeń, konieczne jest wybranie urządzeń o wysokim poziomie mocy i podłączenie ich bezpośrednio za tablicą rozdzielczą.
DIY regulator napięcia ferrorezonansowego
Zespół ferrorezonansu jest najłatwiejszy do ręcznego wytwarzania. Jego działanie opiera się na efekcie rezonansu magnetycznego.
Konstrukcja dość mocnego prostownika typu ferrorezonansu można złożyć z trzech elementów:
- główna przepustnica;
- przepustnica wtórna;
- kondensator.
Jednocześnie prostocie tej opcji towarzyszy cały zestaw niedogodności. Potężny normalizator wykonany zgodnie ze schematem ferrorezonansu wydaje się masywny, nieporęczny i ciężki.
