Амплитуда первой гармоники выходного напряжения стабилизатора может быть найдена из выражения

шн.с(1) = ~ К(-а)2+ (7x~a)sin2a + sin2 а.

Соответствующее выражение для амплитуды высшей п-и гармоники (п>1) выходного напряжения тиристорного стабилизатора имеет вид:

2iWc

Н.с( )- (д2 1)А

yVl sin а+ cos а - 2 (л sin а sin па + os а cos па),

где Umu.c - амплитудное значение выходного напряжения стабилизатора.

При сравнительно небольших пределах изменения питающего напряжения в стабилизаторах применяются схемы регулирующих элементов с вольтодобавочньгм напряжением (иначе, схемы со ступенчатым регулированием). Эти схемы характеризуются несколькими коммутирующими элементами, включающими и выключающими по отношению к нагрузке различные питающие напряжения в течение каждого из полупериодов. В качестве коммутирующих элементов могут быть использованы тиристорные (рис. 5-15), магнитные (рис. 5-13) или магнитно-тиристорные ключи.

Различные значения питающего напряжения обеспечиваются дополнительными обмотками или отводами входного трансформатора (автотрансформатора), причем коммутирующие элементы могут быть включены как со стороны питающего напряжения, так и со стороны нагрузки. Форма выходного напряжения стабилизатора тем более приближается к синусоидальной, чем больше использовано коммутирующих элементов в схеме. Одна из основных схем тиристорного стабилизатора с двумя регулирующими элементами приведена на рис. 5-18. Каждый из этих элементов выполнен по схеме со встречно-параллельным включением тиристоров (Дь Дг п Дз, Да) у подсоединенных к отводам обмотки автотрансформатора Тр. Схемы управления тиристорами должны иметь гальванически развязанные выходы. Форма напряжения на выходе такого стабилизатора для случая питающего напряжения синусоидальной формы показана на рис. 1-6,6, а для случая питающего напряжения прямоугольной формы-на рис. 1-6,(5.

Работа тиристорного стабилизатора с двумя регулирующими элементами на активную нагрузку Rn (рис. 5-18) происходит следующим

и

Рис. 5-18.

образом. Пусть б tencHHe одйоГо из йолупериодой ria обмотке W2 автотрансформатора действует напряжение положительной относительно общего провода полярности. В этом случае на интервале времени ©/=0 ... а открывается тиристор Дз и к сопротивлению нагрузки прикладывается напряжение

где /7 ~ напряжение на обмотке Шз; П1=1 ;2/аз ~ коэффициент трансформации.

В момент времени 0=а при помощи управляющего сигнала открывается тиристор Дь К тиристору Дз прикладывается обратное напряжение

которое запирает этот тиристор. На интервале времени Ы = а ... я к сопротивлению нагрузки прикладывается напряжение, равное Ув.с = и.

В следующий полупериод напряжение на обмотках Шг и тъ автотрансформатора будет иметь отрицательную полярность, поэтому сначала откроется тиристор д4, а затем Дг.

Обмотка W\ автотрансформатора, подключаемая к питающему напряжению t/n.c, должна иметь число витков в соответствии с выражением

п.с макс

где Вт - максимальное значение индукции в сердечнике автотрансформатора; Qc - сечение его сердечника.

Для обеспечения постоянства выходного напряжения стабилизатора при изменении питающего напряжения от t/п.с.мин до С/п.о.макс

число витков обмоток W2 и Wz должно выбираться из следующих соотношений:

п.с макс п.смин

Выходное напряжение тиристорного стабилизатора с двумя регулирующими элементами имеет значительно меньше гармоник, чем в схемах на рис. 5-15. Амплитуда первой гармоники выходного напряжения при активной нагрузке равна:

г; тн.с W

mH.c(i)- п

sin2a \

V / J

a амплитуда высших n-x гармоник {n>\) может быть определена из выражения

гг 2тн.с(1-Аг,)

Jl -j- п2 sin а + cos2 а - 2 (n sin а sin /га + cos а cos /га).

х-г-r-rf=H>h

Ri-,

1У Vgy Y1

Рис. 5-19.

Рассмотрим кратко особенности работы основных функциональных элементов цепи ООС стабилизатора напряжения переменного тока.

Измерительные элементы в зависимости от пх назначения реагируют на среднее, действующее или амплитудное значения напряжения переменного тока. При синусоидальной форме выходного напряжения можно осуществлять стабилизацию напряжения по любому из этих значений или по всем значениям одновременно. При несинусоидальной форме напряжения измерительный элемент может следить (и соответственно обеспечивать стабилизацию) только по одному из перечисленных вьше значений выходного напряжения.

Стабилизацию действующего значения выходного напряжения можно осуществить при использовании в измерительном элементе приборов, работа которых определяется тепловыми процессами. Для этого обычно используется мостовой измерительный элемент, три плеча которого представляют собой активные линейные сопротивления Ru R2 и /?з, а четвертое - активное нелинейное сопротивление i?4 (рис. 5-19,а-).