Процесс феррорезонансных колебаний

Таким образом, процесс феррорезонансных колебаний на основной гармонике в контуре с пренебрежимо малыми потерями оказывается устойчивым, если в режиме Б свободное напряжение меняет, а свободный ток не меняет знака, причем модуль начального и конечного значений токов и напряжений не изменяется. Этот режим возможен, как хорошо видно из рис. 17, а, только при частотах свободных колебаний, равных или меньших 100 Гц, т. е. при Б = 0,5. Легко убедиться, что при малых кратностях первичного тока, когда р существенно меньше 90°, упомянутые выше условия, а следовательно, и устойчивость феррорезонансных колебаний, будут поддерживаться и при меньших АБ, т. е. при более высоких частотах свободных колебаний (рис. 17,6). Стабильность среднего напряжения на выходе феррорезонансного БПТ повышается при увеличении &Б. Физический смысл этого можно объяснить, если рассмотреть составляющие среднего напряжения. При больших кратностях тока угол р оказывается близким к 90°, и поэтому значение среднего напряжения в большой степени определяется его свободной составляющей в режиме Б. Поэтому основным условием поддержания стабильного выходного напряжения является малая зависимость амплитуды свободной составляющей напряжения, а следовательно и амплитуды свободного тока, от кратности п. На рис. 17, б показаны фрагменты построения кривых на рис. 14 для токов вынужденного режима ii и токов свободных колебаний с начальными токами ici- При АБ-0,5 точки tci оказываются на различных кривых свободной составляющей тока (пересекающих нулевую линию в одной и той же точке р=я/4 по условию) и, следовательно, с ростом п свободное напряжение также будет расти.
На рис. 17, г показаны идеальные условия для получения одинаковой свободной составляющей напряжения: все точки ici расположены на одной и той же кривой. С ростом kB начальные условия режима Б приближаются к идеальным, однако увеличение &Б , как это было показано выше, связано с ростом габаритов конденсаторов и дросселя L2, и поэтому наиболее практично выбирать &Б несколько больше 0,5. Это обеспечивает приемлемую стабильность выходного напряжения при разумных габаритах БПТ.
Таким образом, рассмотренные выше методы анализа феррорезонансных контуров с пренебрежимо малыми потерями при кусочно-линейной аппроксимации характеристики намагничивания НТТ дают результаты, характеризующие не только качественную сторону процесса, но и с довольно высокой точностью и его количественную сторону, особенно при большой кратности возмущающей величины.
Анализ феррорезонансных контуров при наличии потерь, например нагрузки, включаемой параллельно конденсатору, достаточно прост при использовании метода эквивалентных синусоид и малых кратностях входного тока. Применение кусочно-линейной аппроксимации характеристики намагничивания НТТ позволяет только качественно оценить процессы в феррорезонансном контуре при больших токах, так как количественный анализ затруднен из-за весьма громоздких расчетных выражений, характеризующих процесс. Физический смысл работы простейшего параллельного феррорезонансного контура при активной нагрузке проиллюстрирован на рис. 18. В режиме А напряжение сдвинуто относительно тока 1\ на угол, существенно меньший 90°. При замыкании ключа возникает переходный процесс, начальные условия которого наиболее удобно задавать для напряжения на конденсаторе и тока через индуктивность. В режиме А напряжение на конденсаторе состоит из свободной составляющей и вынужденной составляющей, а ток через индуктивность равен току. При замыкании ключа начинается затухающий колебательный процесс, причем в реальных условиях частота колебаний относительно мало отличается от частоты колебаний при отсутствии нагрузки. Колебания затухают с постоянной времени 2RC. Режим Б заканчивается (ключ размыкается) в тот момент, когда свободный ток станет равным току. Построение показано на рис. 18, б, причем видна характерная для режима нагрузки форма кривой.
Устойчивость феррорезонансных колебаний при наличии нагрузки поддерживается, если она обеспечивается при отсутствии нагрузки.