Регулирование напряжения генератора

Категория:

   Электрооборудование автомобилей

Публикация:

   Регулирование напряжения генератора

Читать далее:

   Схемы генераторных установок

Регулирование напряжения генератора

Мы уже говорили о необходимости поддержания напряжения генератора в определенных пределах, и что эти функции выполняют регуляторы напряжения, включенные в цепь обмотки возбуждения генератора. Рассмотрим подробнее процесс регулирования.

Рис. 1. Вибрационный регулятор напряжения

На автомобилях для регулирования напряжения генераторов применяются регуляторы напряжения дискретного типа. В основу работы этих регуляторов положен принцип действия различного рода реле. Рассмотрим работу регулятора на примере простейшего вибрационного (электромагнитного) регулятора напряжения (рис. 1).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Вибрационный регулятор напряжения имеет добавочный резистор, который включается последовательно с обмоткой возбуждения. Величина сопротивления резистора рассчитана на то, чтобы обеспечить необходимое напряжение генератора при максимальной частоте вращения. Обмотка регулятора 00, намотанная на сердечнике, включена на полное напряжение генератора. При неработающем генераторе пружина оттягивает якорек вверх, удерживая контакты в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения через контакты и якорек подключена к генератору, минуя резистор

Рис. 2. Рабочие характеристики генераторов

С увеличением частоты вращения ток возбуждения работающего генератора и его напряжение растут. При этом увеличивается ток в обмотке регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленного значения, силы магнитного притяжения якорька 2 к сердечнику 4 недостаточно для преодоления силы натяжения пружины I и контакты 3 регулятора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения проходит, минуя добавочный резистор.

При достижении напряжением генератора значения размыкания Up сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора напряжения размыкаются. При этом в цепь обмотки возбуждения включится добавочный резистор и ток возбуждения, достигший к моменту срабатывания значения /р, начнет падать. Уменьшение тока возбуждения повлечет за собой уменьшение напряжения генератора (рис. 2.9).

Уменьшение напряжения генератора сопровождается уменьшением тока в обмотке 00. Когда напряжение уменьшится до значения замыкания, сила натяжения пружины преодолевает силу магнитного притяжения якорька к сердечнику, контакты вновь замкнутся и ток возбуждения начнет вновь возрастать. Далее процесс будет периодически повторяться.

В результате происходит пульсация напряжения генератора и тока возбуждения. Среднее значение напряжения Ucp, измеряемое вольтметром, определяет величину регулируемого напряжения генератора. Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от натяжения пружины. Изменением натяжения пружины регулируется напряжение генератора.

В реальных конструкциях вибрационных регуляторов напряжения содержится ряд дополнительных узлов, назначение которых — обеспечить повышение частоты колебаний якорька с целью уменьшения пульсаций (ускоряющие обмотки или резисторы), лучшую стабилизацию напряжения (выравнивающие обмотки), уменьшение влияния температуры на величину регулируемого напряжения (добавочные резисторы из нихрома или константана, биметаллические пластины, магнитные шунты). Так как вибрационные регуляторы напряжения в настоящее время почти не применяются, особенности их конструкции не рассматриваются.

Рис. 3. Временные характеристики регулирования напряжения генератора

Недостатком вибрационных регуляторов является наличие V них вибрирующих контактов, которые подвержены износу, и пружины, характеристики которой в процессе эксплуатации меняются. Особенно сильно эти недостатки проявились при переходе от генераторов постоянного тока к генераторам переменного тока, у которых ток возбуждения почти в 2 раза больше. А так как обычный вибрационный регулятор напряжения может работать при токе не более 1,5—1,8 А, то при больших токах контакты регулятора очень быстро изнашиваются.

Для обеспечения возможности использования вибрационных регуляторов с генераторами переменного тока найдено техническое решение, при котором обмотку возбуждения разделяют на две параллельные ветви и в каждую ветвь включают отдельный регулятор напряжения. При этом ток через контакты регулятора уменьшается вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двухступенчатый регулятор напряжения, который имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением.

Однако в последние годы совершенствование регуляторов напряжения шло прежде всего по пути широкого применения полупроводниковых приборов. Сначала появились контактно-транзисторные конструкции, а затем и бесконтактные.

В полупроводниковых регуляторах ток возбуждения регулируется при помощи транзистора, эмиттерно-коллекторная цепь которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регулятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкнутые контакты). При снижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые контакты). В состоянии «открыт» транзистор имеет сопротивление в доли ома, в состоянии «закрыт» — бесконечно большое сопротивление.

Контактно-транзисторный регулятор напряжения работает следующим образом. До момента достижения напряжением генератора Ur регулируемого значения контакты вибра-циойного реле разомкнуты. При этом транзистор VT открыт, так как через переход эмиттер-база протекает ток базы Б от « + » генератора через переход эмиттер-база транзистора, резистор R6 на «—» генератора. Сопротивление резистора R6 подбирается таким образом, чтобы ток базы обеспечивал полное отпирание транзистора. По обмотке возбуждения ОВ через эмиттер Э и коллектор К транзистора в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием частоты вращения.

Рис. 4. Контактно-транзисторный регулятор напряжения

Рис. 5. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором типа р—п—р

Рис. 6. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором типа п—р—п

При достижении напряжением генератора регулируемого значения ток в обмотке реле 00 достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах реле потенциал базы становится больше потенциала эмиттера благодаря включенному в его цепь диоду VD. Вследствие этого базовый ток становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора. Диод VD обеспечивает активное запирание транзистора.

В результате запирания транзистора ток возбуждения, поддерживаемый э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, при протекании через гасящий диод VDr уменьшается. При этом уменьшается и напряжение генератора Ur, контакты реле размыкаются и транзистор открывается. Затем процесс повторяется.

Гасящий контур, включающий в себя диод VDr, является обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в моменты закрытого состояния транзистора и достигающая нескольких сотен вольт, могла бы вызвать пробой транзистора и выход его из строя.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличивается срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему определяется возможной разрегулировкой.

Указанный недостаток исключен в бесконтактных схемах регулирования напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения содержит транзистор VT1, который выполняет функции контактов в кон-тактно-транзисторном регуляторе. Управление транзистором VT1 производится посредством резисторов Rl, R2 и стабилитрона VD1.

При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно” стабилитрону VD1, меньше значения, соответствующего рабочему пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом ток не проводит, следовательно, ток базы транзистора VT1 равен нулю. Транзистор VT1 при этом закрыт, а транзистор VT2 открыт.

При достижении напряжением генератора регулируемого значения напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном направлении резко уменьшается. В результате возникает ток базы транзистора VT1, протекающий по цепи: «-» генератора — переход эмиттер-база транзистора VT1 — стабилитрон VD1 — резистор R2 — «—» генератора. Транзистор VT1 при эдом открывается, транзистор VT2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряжение на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора VT1. Транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 переключается в открытое состояние и т. д.

Соотношение величин сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Мы рассмотрели схему регулятора, в котором выходным является транзистор типа р—п—р (прямой проводимости). Схема управления таким транзистором позволяет включать обмотку возбуждения генератора между коллектором и отрицательным выводом генератора.

Рассмотрим простейшую схему регулятора напряжения с использованием транзистора типа п—р—п (обратной проводимости). В данной схеме обмотка возбуждения включена между коллектором транзистора VT2 и положительным выводом генератора. Работает схема следующим образом. Когда напряжение генератора меньше регулируемого значения, напряжение на стабилитроне VD1 меньше его напряжения стабилизации. Стабилитрон закрыт, отсутствует ток базы транзистора VT1, и он также закрыт. При этом выходной транзистор VT2 открыт током базы, протекающим по цепи: « + » генератора — резистор R3—диод VD2 — переход база-эмиттер транзистора VT2—«—» генератора. В результате через коллектор и эмиттер транзистора VT2 к обмотке возбуждения протекает ток.

Когда напряжение генератора достигает регулируемого значения, происходит рабочий пробой стабилитрона VD1. Это достигается необходимым соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2. При пробое стабилитрона появляется ток базы транзистора VT1, и он открывается. Открытый транзистор шунтирует резистор R4, и ток в нем прекращается. В результате потенциалы базы и эмиттера транзистора VT2 становятся одинаковыми, и он закрывается, прерывая ток возбуждения.

РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Принцип работы регулятора напряжения для дизельных генераторов Оптовая торговля

АРН лежит в основе устройств, часто называемых кондиционерами или стабилизаторами мощности. Типичный стабилизатор напряжения представляет собой автоматический регулятор напряжения в сочетании с одной или несколькими другими функциями обеспечения качества электроэнергии, такими как:

1) Подавление скачков напряжения

2) Защита от короткого замыкания (автоматический выключатель)

3) Снижение шума в линии

4 ) Межфазная балансировка напряжения

5) Фильтрация гармоник и т. д.

Стабилизаторы напряжения обычно используются в устройствах с низким напряжением (<600 В) и мощностью менее 2000 кВА.

В целом, автоматический регулятор напряжения переменного тока (АРН) представляет собой устройство, предназначенное для автоматического регулирования напряжения в дизель-генераторной установке , то есть для преобразования уровня колеблющегося напряжения в постоянный уровень напряжения.

Принцип работы АРН

Регулятор напряжения представляет собой регулирующее устройство, которое регулирует выходное напряжение генератора в заданном диапазоне. Его функция заключается в автоматическом контроле напряжения генератора и поддержании его постоянным при изменении скорости вращения генератора, чтобы предотвратить слишком высокое напряжение генератора, которое может привести к перегоранию электрооборудования и перезарядке аккумулятора. В то же время он также предотвращает слишком низкое напряжение генератора, приводящее к сбоям в работе электрооборудования и недостаточному заряду аккумуляторной батареи.

Поскольку передаточное отношение генератора к двигателю фиксировано, скорость генератора будет изменяться при изменении скорости двигателя. Питание генератора от электрооборудования и зарядка аккумулятора требуют, чтобы его напряжение было стабильным, поэтому необходимо регулировать выходное напряжение генератора, если напряжение в основном поддерживается на определенном уровне.

Регулятор синхронного генератора, который поддерживает напряжение синхронного генератора на заданном уровне или изменяет напряжение на клеммах согласно плану.

Когда напряжение на клеммах и реактивная мощность синхронного двигателя изменяются, выходной ток возбудителя автоматически регулируется в соответствии с соответствующим сигналом обратной связи для достижения цели автоматического регулирования напряжения на клеммах или реактивной мощности синхронного двигателя.

По принципу работы регулятор напряжения генератора делится на:

1. Регулятор напряжения контактного типа

Регулятор напряжения контактного типа применялся ранее, частота вибрации контакта регулятора низкая, существует механическая и электромагнитная инерция, точность регулирования напряжения низкая, контакт легко генерирует искры, большие радиопомехи, низкая надежность, короткий срок службы, теперь был устранен.

2. Транзисторный регулятор

С развитием полупроводниковой технологии используется транзисторный регулятор. Преимуществами являются высокая частота переключения триода, отсутствие искр, высокая точность регулировки, легкий вес, небольшой объем, длительный срок службы, высокая надежность, небольшие радиопомехи и так далее. Теперь он широко используется в моделях автомобилей среднего и низкого класса.

3. ИС регулятор (интегральный регулятор)

Помимо преимуществ транзисторного регулятора, интегральный регулятор имеет сверхмалые размеры и устанавливается внутри генератора (также известный как встроенный регулятор). в регуляторе), что уменьшает количество внешних проводов и улучшает охлаждающий эффект. Сейчас он широко используется в Santana, Audi и других моделях автомобилей.

4. Регулятор с компьютерным управлением

После того, как общая нагрузка системы измерена детектором электрической нагрузки, сигнал отправляется на компьютер генератора, а затем регулятор напряжения генератора управляется компьютером двигателя, и цепь магнитного поля включается и выключается в своевременно, тем самым надежно обеспечивая нормальную работу электрической системы, полностью заряжая аккумулятор, и может снизить нагрузку на двигатель и улучшить экономию топлива. Такие регуляторы используются на автомобильных генераторах, таких как Shanghai Buick и Guangzhou Honda.

Приведенная выше информация представляет собой принцип работы регулятора напряжения в генераторной установке. Это важная часть генераторной установки . Генераторы Dingbo Power оснащены АРН. Если вы заинтересованы, свяжитесь с нами по электронной почте [email protected], и мы поможем вам выбрать наиболее подходящий для вас генератор.

Принцип действия автоматического регулятора напряжения

25 апреля 2018 г. 21 сентября 2017 г.

Автоматический регулятор напряжения (АРН):  

Автоматический регулятор напряжения — это устройство, поддерживающее напряжение на выходных клеммах генератора. Чтобы быть более точным, AVR — это контроллер, который всегда сравнивает выходное напряжение генератора V _t с установленным эталонным напряжением V _ref и в соответствии с сигналом ошибки, т. е. (V _ref — V _t ) возбуждение генератора для поддержания постоянного напряжения на клеммах В _т .

Принцип действия автоматического регулятора напряжения:

Для лучшего понимания принципа работы автоматического регулятора напряжения, т.е. АРН, сначала кратко рассмотрим систему возбуждения генератора. Я здесь беру статическую систему возбуждения, например. Как известно, в статической системе возбуждения выход генератора подается на тиристорный мостовой выпрямитель. Этот тиристорный мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Обратите внимание, что выход постоянного тока тиристорного моста можно контролировать, контролируя угол открытия тиристора. Выход постоянного тока тиристорного моста затем подается на обмотку генератора, как показано на рисунке ниже.

Предположим, что ток возбуждения в любой момент равен I _f . Тогда поток в воздушном зазоре Генератора можно записать как Ø = KI _f , где K – некоторая константа.

Но нас интересует поддержание выходного напряжения генератора В _t , которое задается как

В _t = 1,414 π fNØ , где символы имеют свои значения. обычное значение.

Из вышеизложенного совершенно очевидно, что замена I _f изменит напряжение на клеммах V _t .

Таким образом, регулирование напряжения может быть достигнуто за счет управления током возбуждения. Автоматический регулятор напряжения AVR выполняет это действие, изменяя угол открытия. На рисунке ниже показана упрощенная схема AVR.

АРН принимает три входа, а именно опорное напряжение V _ref , напряжение на клеммах V _t и ограничивающие сигналы. Для простоты предположим только два входа V _ref и V _t . Опорное напряжение Vref устанавливается вручную в AVR. Это опорное напряжение также динамически изменяется вокруг установленного вручную значения V _ref от Power System Stabilizer (PSS).