Стабилизатор напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для автоматической стабилизации напряжения.

Стабилизаторы напряжения, независимо от вида, работают по похожей схеме, включающей в себя трансформатор, регулирующий элемент, управляющий элемент. Трансформатор предназначен либо для повышения, либо дляпонижения напряжения. Для того, чтобы он мог выполнять эту цель, монтируют регулирующий элемент. Именно он управляет работой трансформатора. Чтобы этот регулирующий компонент «знал», как управлять трансформатором, в стабилизатор монтируют управляющий элемент. Он осуществляет измерение напряжения на входе, сравнивает его с оптимальным напряжением и дает необходимую команду регулирующему элементу. Каждый стабилизационный прибор работает по такой схеме. Разница между ними заключается в строении регулирующих элементов и особенностях трансформатора.

Известен стабилизатор напряжения, состоящий из регулируемого автотрансформатора, включенного в первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вторичная обмотка которого включается в разрыв фаз сети (http://www.termomir31.ru/upload/iblock/628/6284e235i2a76b865a4a12375dd6d3b5.pdf). Работа таких стабилизаторов обеспечивается за счет сервопривода (регулирующего элемента), который перемещает ползунок вдоль витков трансформатора так, чтобы обеспечивать постоянство напряжения на выходе.

К недостаткам данного устройства следует отнести большое количество механических узлов, низкую надежность и долговечность.

Известен стабилизатор напряжения, состоящий из трансформатора с отводами, которые коммутируются с помощью электронных коммутаторов (регулирующего элемента) (http://www.radioman-portal.ru/pages/1697/). Напряжение на выходе изменяется ступенчато.

К недостаткам данного устройства следует отнести наличие механического узла - блока реле, что снижает долговечность и надежность устройства в целом. Также к недостаткам следует отнести ступенчатую форму выходного напряжения.

Известен стабилизатор напряжения, который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип), с вольтодобавочными (вольтоповышающими и вольтопонижающими) трансформаторными регуляторами, первичные обмотки которых включаются параллельно источнику сетевого напряжения, как правило, с помощью встречно-параллельных тиристоров, а вторичные обмотки - последовательно с нагрузкой. Регулирование выходного напряжения в подобных схемах осуществляется в необходимых ограниченных пределах с помощью тиристоров импульсно-фазовым способом. Основным назначением устройств является стабилизация сетевого напряжения в условиях меняющейся нагрузки и возможного изменения ЭДС-источника по принципу автоматического регулирования с применением отрицательной обратной связи по напряжению нагрузки. Для повышения быстродействия тиристорного регулятора выключение тиристоров осуществляется принудительно с помощью специального узла искусственной коммутации, основным элементом которого служат коммутирующие конденсаторы (см., например, авт. св. СССР N 1092648, кл. H02J 3/12).

К недостаткам данного устройства следует отнести дискретность выходного напряжения и сложность конструкции за счет выходного фильтра и узла искусственной коммутации.

Задача изобретения (технический результат) - упрощение конструкции и непрерывное выходное напряжение.

Задача достигается тем, что в стабилизатор напряжения, содержащий трансформаторный регулятор, введены два диодных моста, стабилитрон, резистор, усилитель, транзистор, конденсатор. Причем выходная обмотка трансформаторного регулятора соединена в параллель со входом второго диодного моста, выход которого соединен со стабилитроном, резистором и входном усилителя, резистор и стабилитрон включены параллельно выходу второго диодного моста и входу усилителя, один выход которого соединен с базой транзистора, а второй выход соединен с эмиттером транзистора, параллельно коллектору и эмиттеру которого включены конденсатор и вход первого диодного моста, один выход которого соединен с началом первой обмотки управления трансформаторного регулятора, а второй - с концом второй обмотки управления, причем конец первой обмотки управления соединен с началом второй.

На чертеже изображена электрическая принципиальная схема предложенного стабилизатора напряжения.

Электрическая принципиальная схема стабилизатора напряжения содержит трансформаторный регулятор напряжения (1), диодный мост (2), стабилитрон (3), резистор (4), усилитель (5), транзистор (6), конденсатор (7), диодный мост (8), первую обмотку управления (9), вторую обмотку управления (10), причем трансформаторный регулятор напряжения (1) соединен с диодным мостом (2) со стороны нагрузки, выход диодного моста (2) соединен в параллель со стабилитроном (3), резистором (4) и входом усилителя (5), выход усилителя (5) соединен в параллель с базой и эмиттером транзистора (6), коллектор и эмиттер транзистора (6) соединены в параллель с конденсатором (7) и выходом диодного моста (8), а вход диодного моста соединен с началом первой обмотки управления (9) и концом второй обмотки управления (10), а конец первой обмотки управления (9) и начало второй обмотки управления (10) соединены между собой.

Блок (1) представляет собой трансформаторный регулятор напряжения, например патент №1119088. Блоки (2) и (8) представляют собой диодные однофазные мостовые схемы выпрямления. Элемент (3) представляет собой стабилитрон эталонного напряжения. Элемент (4) представляет собой резистор. Блок (5) представляет собой операционный усилитель. Элемент (6) представляет собой биполярный транзистор. Элемент (7) представляет собой конденсатор, номинал которого выбирается в зависимости от напряжения сети. Элементы (9) и (10) являются обмотками управления трансформаторного регулятора напряжения (1).

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

В нормальном режиме работы сигнал рассогласования на входе усилителя (5) отсутствует, транзистор (6) закрыт, диодный мост (8) не работает.

Когда напряжение на выходе диодного моста (2) отличается от эталонного напряжения стабилитрона (3), появляется сигнал рассогласования, который поступает на вход усилителя (5), усиливается и открывает транзистор (6), тем самым создавая путь для протекания тока с выхода диодного моста (8) через транзистор (6), таким образом меняя переменный ток в обмотках управления (9) и (10) трансформаторного регулятора напряжения (1), изменяя индуктивное сопротивление участков магнитных цепей обмоток управления (9) и (10) и выходное напряжения до установленной нормы.

Упрощение конструкции достигается за счет плавного регулирования выходного напряжения, которое имеет непрерывную форму и позволяет избавиться от дополнительного выходного сглаживающего фильтра и узла искусственной коммутации.