Параллельный феррорезонансный контур как стабилизатор напряжения

Явление феррорезонанса подробно рассматривается во всех курсах теоретических основ электротехники. Анализ их проводится методом эквивалентных синусоид, и поэтому полученные результаты достаточно близко совпадают с результатами опыта только при значениях индукции в магнитопроводе нелинейных индуктивных элементов несколько выше колена характеристики намагничивания. При таких условиях содержание высших гармонических в токах и напряжениях относительно невелико и не учет их не приводит к существенным погрешностям расчета.
Анализ методом эквивалентных синусоид для простейшего параллельного феррорезонансного контура иллюстрируется на рис. 8. Построение проводится в предположении, что вольтамперная характеристика нелинейной индуктивности является зависимостью основной гармоники напряжения от основной гармоники тока. Вольтамперная характеристика конденсатора линейна. Если на параллельный феррорезонансный контур подать синусоидальное напряжение щ, то ток в емкостном звене будет опережать его и, поскольку это звено линейно, будет иметь синусоидальную форму. Ток в нелинейном индуктивном звене будет иметь искаженную форму кривой, симметричную относительно амплитуды, если отсутствуют потери в меди и стали. При повышении входного напряжения U1 результирующий ток контура будет сначала расти до значения /0, а затем снижаться. В точке резонанса основные гармоники токов в ветвях равны, а затем начинается резкое нарастание тока. До резонанса регулирующее сопротивление контура — емкостное, а после — индуктивное. При подаче вынужденного входного напряжения феррорезонансный контур устойчив, так как отсутствуют области с отрицательным сопротивлением.
Если на контур подавать увеличивающийся с нуля вынужденный ток, то в соответствии с принятыми в методе допущениями вольтамперная характеристика контура до значения входного тока, составляющего /о, аналогична характеристике при вынужденном входном напряжении. Поскольку для каждого из значений тока, меньшего или равного /0, возможны три значения напряжения (одно из которых, показанное на рис. 8, г пунктиром, имеет место только при подаче на контур входного напряжения), то эта область вольт-амперной характеристики является областью неустойчивости. Результирующие характеристики контура показаны кривой 3 на рис. 8, в, г. После наступления ферро-резонанса (при токах, больших 10) кривая напряжения на конденсаторе имеет характерную форму, показанную на рис. 8, д.
При снижении входного тока ферро-резонанс должен сохраняться, в соответствии с методом эквивалентных синусоид, до нулевого значения тока. Естественно, что в реальных условиях ток исчезновения резонанса отличается от нуля за счет не синусоидальности токов контура и потерь. Кривая выходного напряжения на феррорезонансном контуре благоприятнее для выпрямительных БПТ, чем синусоидальная, так как для нее характерно меньшее отношение амплитуды к среднему значению, т. е. меньшая пульсация выпрямленного напряжения.
Если на выход схемы включить активную нагрузку, то результирующую характеристику ферро-резонансного контура методом эквивалентных синусоид можно получить графически, складывая под углом 90° ток нагрузки и ток контура (1б—1с) для каждого значения напряжения. Чем меньше ZH, тем уже оказывается петля. При некотором значении ZH петлеобразный характер кривой исчезает.