Стабилизаторы напряжения, включаемые на источник вынужденного переменного тока

Большинство СН предназначено для включения на источник вынужденного напряжения, изменяющегося в относительно небольших пределах. Их использование для выполнения БПТ неприемлемо даже при небольшом диапазоне изменения токов, так как преобразование источника вынужденного тока в источник вынужденного напряжения с помощью транс реакторов или шунтов сопряжено с большими потерями мощности. Стабилизаторы напряжения, включаемые непосредственно на источники вынужденного переменного тока, до настоящего времени применялись очень редко и мало изучены.
Как известно, СН могут выполняться на двух основных принципах: с последовательным и параллельным регулирующим звеньями. В цепях с вынужденным током стабилизация напряжения последовательным регулирующим звеном в принципе невозможна, и поэтому в БПТ могут использоваться только СН параллельного действия. Цепи ТТ должны быть электрически изолированы от оперативных цепей. Для этой цели могут использоваться, например, разделительные промежуточные трансформаторы тока (ПТТ). Стабилизатор напряжения может включаться на стороне переменного либо на стороне выпрямленного напряжения.
Стабилизаторы напряжения могут быть параметрическими, т. е. стабилизирующими выходное напряжение только за счет параметров своих линейных и нелинейных звеньев, и управляемыми, т. е. с регулирующими звеньями, параметры которых изменяются в зависимости от значения выходного напряжения, сравниваемого с эталонным.
По принципу регулирования СН могут быть непрерывного или импульсного действия. Стабилизаторы непрерывного действия представляют собой нелинейное звено, сопротивление которого плавно изменяется при изменении входного напряжения или нагрузки таким образом, что выходное напряжение остается неизменным. В импульсном СН параллельного действия нелинейное звено представляет собой ключ, который шунтирует и де шунтирует нагрузку так, что среднее напряжение на ней остается постоянным. Так как БПТ может работать и без нагрузки, то де шунтирующее действие импульсно-принципиальные схемы БПТ с СН параллельного действия, включаемыми на стороне переменного (а) и выпрямленного (б) 1 токов го СН равносильно разрыву токовой цепи, что является совершенно недопустимым. Поэтому в таких СН следует обязательно предусматривать какое-либо балластное звено, потери мощности в котором должны быть по возможности меньше мощности полной нагрузки БПТ. В рассмотренных ниже схемах это звено показано в виде балластного резистора, хотя в принципе возможно использование и других балластных элементов.
Известные СН непрерывного действия выполняются с резистивными или индуктивными регулирующими; звеньями. В качестве резистивного регулирующего звена могут использоваться, например, стабилитроны, варисторы, транзисторы, а в качестве индуктивного — насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ) или дроссели насыщения (ДН).
Современные СН импульсного действия выполняются на базе транзисторов или тиристоров с управляемыми скважностью или углом отпирания. Обычно транзисторные импульсные СН используются для стабилизации постоянного или выпрямленного напряжения, а тиристорные — для стабилизации напряжения переменного тока.
При рассмотрении СН для БПТ необходимо отметить, что СН непрерывного действия с резистивными регулирующими звеньями практически невозможно использовать в БПТ с выходной мощностью, составляющей десятки и сотни ватт. Это можно показать следующим образом. Предположим, что при минимальном заданном токе и полной нагрузке на БПТ ток в регулирующем звене СН на рис. 1 отсутствует, а выходное напряжение равно номинальному 0Иом. В этом режиме, если пренебречь потерями, в нагрузке выделяется номинальная мощность БПТ.
Если отключить нагрузку, то весь ток пройдет по регулирующему звену, напряжение на котором по условию будет продолжать поддерживаться равным UHOM. В таком режиме на регулирующем звене будет рассеиваться мощность, близкая к номинальной. Следовательно, при отсутствии нагрузки и кратности тока п на регулирующем звене должна рассеиваться мощность около пРном. Поскольку кратности токов к. з. в энергосистемах могут достигать нескольких десятков, то в регулирующем звене потребуется рассеивать мощности, составляющие сотни и тысячи ватт. Отвод такой мощности от регулирующих резистивных звеньев представляет крайне тяжелую задачу, даже при длительности к. з., составляющей несколько секунд.
Активная мощность, рассеиваемая в СН непрерывного действия с индуктивным регулирующим звеном, определяется, в основном, потерями в магнитопроводе и обмотках НТТ или ДН. Эти потери составляют обычно малую долю от номинальной мощности БПТ. Невелика также активная мощность, рассеиваемая в регулирующих звеньях импульсных СН, которые работают либо в режиме к. з., либо в режиме разрыва. Поэтому практический интерес для использования в качестве БПТ могут представлять только импульсные СН и СН непрерывного действия с индуктивным регулирующим звеном.