STABILIZÁTOR STŘÍDAVÉHO NAPĚTÍ

Při různých expedicích, soutěžích, nebo vůbec vysílání z přírody, se občas používají pro napájení zařízení generátory, které dodávají napětí 230V.

Jenže – a v tom je háček – i když podle výrobce je něco takového vyloučeno, může dojít (a skutečně také občas dochází) ke stavu, kdy výstupní napětí poklesne, nebo, co horšího, dokonce stoupne. Tuto situaci pěkně popsal OK1DOM v tomto článku z praxe, doporučuji přečíst. Nezbývá, než se proti těmto situacím nějak zabezpečit, třeba tak, že použijeme střídavý rezonanční stabilizátor. Je to poměrně dosti známá věc, již z dávných dob, kdy se podobným způsobem řešila i elektrizace domácností, jednou z mnoha výhod je i odolnost proti zkratu. Jenže výpočet obvodů stabilizátoru býval vždy poněkud těžkopádný (počítače ani kalkulačky neexistovaly), proto se tento systém stabilizace používal jen velmi sporadicky. Až mnohem později se v literatuře [1] objevil zjednodušený návrh.

Princip stabilizace spočívá v sériové rezonanci primárního vinutí transformátoru a pomocného kondenzátoru. Průměrný činitel stabilizace bývá kolem 10, což je poměrně slušná hodnota, uvážíme-li, že stabilizátor neobsahuje žádné aktivní součástky. Podmínkou pro správnou činnost stabilizátoru je jeho stálé zatížení.

V sérii s primárním vinutím transformátoru je zapojen rezonanční kondenzátor C s paralelně připojeným vybíjecím odporem. Zvětšováním vstupního napětí U1 stoupá z počátku i výstupní napětí U2. Při jisté velikosti vstupního napětí dojde k nasycení magnetického jádra transformátoru při současném dosažení sériové rezonance primárního vinutí s kondenzátorem C.  Dalším zvyšováním vstupního napětí zůstává velikost výstupního napětí v jistém rozsahu téměř stálá. Obvod tedy stabilizuje. Vítanou vlastností tohoto stabilizátoru je, že při zkratu výstupních svorek nedojde ke zničení transformátoru, neboť v tom případě pracuje stabilizátor mimo rezonanci a zkratový proud je omezen.

Pro návrh stabilizátoru byla vypracována zjednodušená metoda pomocí tabulky a dvou vzorců pro určení počtu závitů primárního a sekundárního vinutí. Tabulka udává závislost průřezu jádra S transformátorů z křemíkových plechů a velikost kondenzátoru C na výkonu, odebíraném ze stabilizátoru. Pro výkony, které nejsou v tabulce uvedeny, se použije interpolace.

P (W)

10

20

40

60

80

100

120

S (cm2)

3,3

4,8

6,6

8,3

9,8

11,3

12,6

C (uF)

1,6

2,4

4,2

6,0

7,6

9,4

11,2

Z bezpečnostních důvodů se používá kondenzátor C pro napětí nejméně čtyřikrát vyšší, než je vstupní napětí U1. Pro určení počtu závitů primárního vinutí n1 platí vztah:

a pro sekundární vinutí platí vztah

Do vztahů dosazujeme napětí ve voltech a průřez jádra transformátoru v cm2. Průřez použitého drátu se určí z proudového zatížení vinutí, které je dáno výstupním výkonem a napětím příslušného vinutí. Pro lepší odvod tepla a omezení akustického brumu transformátoru se doporučuje jej vakuově impregnovat.

Literatura

[1] M. Syrovátko, Zapojení s polovodičovými součástkami, SNTL 1980