0.10 Các bộ ổn định điện

KHÁI NIỆM CHUNG

Các bộ ổn định điện là các thiết bị điện tự động duy trì đại lượng đầu ra ở mức không đổi khi đại lượng đầu vào biến đổi trong một phạm vi nhất định. Ứng với các đại lượng dòng điện, điện áp, công suất có các bộ ổn định dòng điện, điện áp và công suất, những bộ ổn định điện áp hiện nay đang được dùng phổ biến hơn cả.

Chất lượng của bộ ổn định điện được đánh giá bằng hệ số ổn định Kôđ .

Kôđ= $\frac{\text{ΔΥ}}{{\rm Y}}$ : $\frac{\text{ΔΧ}}{{\rm X}}$ = $\frac{{\rm X}\text{.}\text{ΔΥ}}{{\rm Y}\text{.}\text{ΔΧ}}$ . $$

Trong đó :

+ ${\rm Y}$ $$ và $\text{ΔΥ}$ là đại lượng đầu ra và gia số của nó .

+ ${\rm X}$ và $\text{ΔΧ}$ là đại lượng đầu vào và gia số của nó.

Nếu Kôđ càng nhỏ thì chất lượng của bộ ổn định điện càng tốt. Đối với bộ ổn định điện áp (ổn áp ) thì hệ số ổn định được biểu diễn bằng :

Kôđ= $\frac{\text{ΔΥ}}{{\rm Y}}$ : $\frac{\text{ΔΧ}}{{\rm X}}$ = $\frac{{\mathrm{\Delta U}}_R}{U_R}:\frac{{\mathrm{\Delta U}}_V}{U_V}$

Trong đó :

- UR là điện áp ra.

$$ $$ $$ - UV là điện áp đầu vào.

- $D$ UR và $D$ UV là độ biến thiên điện áp đầu ra và độ biến thiên điện áp đầu vào. Hiện nay có rất nhiều loại ổn áp với những nguyên lí làm việc rất khác nhau. Trong phạm vi giáo trình này chỉ đề cập một số loại phổ biến.

Ổn áp sắt từ không tụ

Kiểu đơn giản nhất của loại này là hai cuộn kháng nối tiếp nhau, một cuộn tuyến tính L1 ( có khe hở không khí trong mạch từ ) và một cuộn bão hòa L2 như hình 9-1.

Hình 9-1: Ổn áp sắt từ không tụĐiện áp vào UV đặt trên cả hai cuộn còn điện áp ra Ur lấy trên cuộn bão hòa:

UV = U1 + U2 = U1 + Ur.

Nếu bỏ qua tổn hao trong hai cuộn kháng thì phương trình trên có thể viết dưới dạng số học là:

UV = U1 + Ur .

Đặc tính V- A của bộ ổn áp này được trình bày như hình 9-2.

Ta nhận thấy khi điện áp đầu vào thay đổi nhiều thì điện áp đầu ra thay đổi ít ( $D$ UV>> $D$ UR). Tuy vậy sự dao động của điện áp đầu ra $D$ UR vẫn còn tương đối lớn vì đặc tính V-A của cuộn kháng bão hòa không thể nằm song song với trục hoành được. Có thể giảm bớt $D$ UR bằng cách mắc thêm trên cuộn tuyến tính một cuộn bù Wb ngược cực tính với cuộn bão hòa.

Hình 9-2: Đặc tính của ổn áp sắt từ không tụĐiện áp ra trong trường hợp này được tính bằng :

UR = (U2 - U1). $\frac{W_b}{W_1}$ .

Trong đó tỉ số $\frac{W_b}{W_1}$ phải chọn sao cho UR bé nhất.

Để có một điện áp ra tùy ý thì cuộn dây W2 của cuộn kháng bão hòa phải là cuộn sơ cấp của biến áp, còn điện áp lấy ra trên cuộn thứ cấp là ở trên cuộn kháng bão hòa.

Hình 9-3 trình bày một số kiểu sơ đồ nối.

Hình 9-3: Một số sơ đồ ổn áp sắt từ không tụNhược điểm chính của ổn áp sắt từ không tụ là tốn nhiều nguyên vật liệu, hiệu suất bé, điện áp ra bị méo dạng nhiều.

Ổn áp sắt từ có tụ

Nhược điểm lớn nhất của ổn áp sắt từ không tụ là dòng điện lớn do khi mạch từ bão hòa gây ra. Điều này có thể khắc phục được bằng cách mắc thêm một tụ điện có trị số thích hợp song song với cuộn kháng bão hòa. Do dòng điện trên tụ ngược pha với dòng điện trên cuộn kháng bão hòa nên chúng tự triệt tiêu nhau.