Działanie i zastosowanie stabilizatora napięcia (automatycznego regulatora napięcia)

Automatyczne napięcieRegulatorreguluje napięcie sieci, generatora, transformatora lub zasilacza. Gdy obciążenie elektryczne pobiera prąd z sieci, generatora lub transformatora, następuje spadek napięcia w linii przesyłowej lub kablu. Medium przesyłowe ma pewną rezystancję, a spadek napięcia IR w linii przesyłowej powoduje niższe napięcie po stronie odbiorczej. Spadek napięcia w linii zależy od współczynnika mocy obciążenia. Obciążenia o niższym współczynniku mocy zużywają więcej prądu, co powoduje większy spadek napięcia.

Istotne jest utrzymanie napięcia zgodnie z napięciem znamionowym obciążenia elektrycznego. Jeśli napięcie zasilania nie mieści się w zakresie napięcia znamionowego, wydajność sprzętu elektrycznego ulegnie pogorszeniu. Regulator napięcia to urządzenie, które kontroluje napięcie wyjściowe i utrzymuje je w ustalonych granicach.

1. Istnieją różne metody regulacji napięcia zasilania prądem przemiennym i stałym:

Napięcie zasilaczy o jednakowej długości w systemie DC jest regulowane przez generatory złożone. Jeśli jednak długości zasilaczy są nierówne, napięcie jest regulowane przez wzmacniacze zasilaczy. Transformatory podwyższające napięcie, indukcyjne regulatory napięcia, kondensatory bocznikowe, automatyczne regulatory napięcia (AVRs), itp. regulują napięcie zasilania prądem przemiennym. Po zrozumieniu konieczności stosowania regulatorów napięcia omówimy, w jaki sposób utrzymują one wymagane napięcie.

2. Zasada działania regulatora napięcia:

Kontroler automatycznego regulatora napięcia porównuje rzeczywiste napięcie z wartością zadaną i wysyła sygnał błędu, który steruje zasilaniem wzbudnicy. Wyjście jest pobierane z wyjścia generatora po redukcji napięcia przez transformator napięciowy. SCR (silicon controlled rectifier) ​​steruje napięciem wyjściowym wzbudnicy.

Gdy generowane napięcie jest niższe od punktu nastawy, regulator wyprowadza wzmocniony sygnał błędu, który zmniejsza kąt zapłonu SCR, co powoduje wzrost napięcia wzbudnika. Wzrost napięcia wzbudnika prowadzi do wzrostu prądu wzbudzenia i strumienia pola. Dlatego napięcie generatora również wzrasta, aż osiągnie punkt nastawy automatycznego regulatora napięcia. Dzieje się tak, gdy wzrasta obciążenie generatora.

Jeśli generator pracuje przy małym obciążeniu lub bez obciążenia, jego napięcie może przekroczyć ustawioną wartość. Aby rozwiązać ten problem, sterownik wyprowadza wzmocniony sygnał błędu, który zwiększa kąt zapłonu SCR, co powoduje zmniejszenie napięcia wzbudnika. Zmniejszenie napięcia wzbudnika prowadzi do zmniejszenia prądu wzbudzenia i strumienia pola. Zmniejszenie strumienia pola z kolei zmniejsza napięcie wyjściowe generatora.

Aby utrzymać stałe napięcie wyjściowe, układ wzbudzenia generatora prądu przemiennego musi dostosowywać się do nagłych zmian obciążenia. W tym miejscu pojawia się automatyczny regulator napięcia (AVR). AVR kontroluje prąd pola wzbudzenia i modyfikuje napięcie wyjściowe. Należy jednak pamiętać, że podczas dużych wahań AVR może nie reagować tak szybko, jak to konieczne.

Szybko reagujący regulator napięcia oparty na zasadzie przeregulowania jest używany do uzyskania szybkiej odpowiedzi. Zgodnie z tą zasadą, gdy obciążenie wzrasta, napięcie wzbudzenia również wzrasta. Jednak zanim napięcie osiągnie wartość odpowiadającą zwiększonemu wzbudzeniu, regulator napięcia zmniejsza wzbudzenie do odpowiedniej wartości. Zapewnia to, że napięcie pozostaje w wymaganym zakresie i zapobiega jakimkolwiek uszkodzeniom układu.

3.Zastosowanie automatycznego regulatora napięcia:

Reguluje napięcie systemowe w celu zapewnienia stabilnej pracy maszyny.

Gdy kilka alternatorów pracuje równolegle, dzielą one między siebie obciążenie reaktywne.

Automatyczny regulator napięcia redukuje przepięcia powstałe w wyniku nagłej utraty obciążenia w systemie.

W przypadku wystąpienia awarii wzmacnia wzbudzenie systemu, aby zapewnić maksymalną moc synchroniczną dostępną podczas usuwania awarii.