Підвищення точності роботи регуляторів напруги

У умовах експлуатації на точність регулювання напруги впливають температура регулятора, механічний гістерезис матеріалу магнітопроводу, деякі розходження механічної і електромагнітної характеристик регулятора. З метою зменшення впливу механічного і магнітного гістерезису при конструюванні регуляторів застосовують матеріали з найбільш стабільними характеристиками.

Для зменшення похибок в регулюванні за рахунок впливу температури і розходження механічної і електромагнітної характеристик застосовують спеціальні компенсуючі елементи.

Регулятори напруги працюють у широкому діапазоні зміни температури навколишнього середовища . При цьому нагрів їх окремих частин може досягати +200°C. Особливо у важких температурних умовах працює вугільний стовпчик регулятора. Відомо, що загальна похивка регулювання напруги під дією температурних умов, що змінюються без застосування спеціальних заходів становить . Це пояснюється тим, що при коливаннях температури нагріву регулятора змінюється опір робочої обмотки регулятора, жорсткість пружини якоря, первинна сила стискування вугільного стовпчика через неоднаковість розширення і стиснення окремих деталей регулятора.

Для зменшення впливу температури на точність регулювання напруги застосовують наступні методи температурної компенсації:

– включення в схему регуляторів опору і обмотки температурної компенсації;

– конструктивні методи;

– обдув регулятора забортним повітрям.

До конструктивних методів температурної компенсації відноситься застосування ребристого корпусу для забезпечення відведення тепла від вугільного стовпчика, застосування теплоізолюючого екрану між корпусом регулятора та електромагнітом, використання спеціального кріплення корпусу регулятора.

Завдяки цьому міра стиснення вугільного стовпчика при зміні температурного режиму роботи регулятора змінюється небагато.

Корпус регулятора кріпиться стальними шпильками до фасонного кільця. При цьому збільшення температури в основному спричиняє розширення корпусу регулятора у бік електромагніту, оскільки у протилежний бік переміщення обмежується стальними шпильками (температурний коефіцієнт розширення сталі малий). Опір температурної компенсації R_T включається послідовно з робочою обмоткою регулятора W_P (рис. 1.4), а обмотка температурної компенсації W_TK підключена на напругу генератора.

Опір R_T виготовлений з константа і має дуже малий температурний коефіцієнт опору. Величина цього опору перевищує в декілька разів величину опору робочої обмотки. Внаслідок цього зміна опору робочої обмотки під впливом зміни температури надає менший вплив на загальний опір всього ланцюга робочої обмотки.

Рис. 1.4. Електрична схема вугільного регулятора Р-25А

Відомо, що опір металів в залежності від температури міняється згідно з наступним виразом:

де - початковий опір провідника; -температурний коефіциєнт опору провідника; - приріст температури нагріву.

При наявності опору опір всього ланцюга робочої обмотки буде змінюватись в меншій мірі при такій же зміні температури нагріву :

.

Включення термокомпенсаційного опору рівносильно зменшенню температурного коефіцієнта опору ланцюга в декілька разів.

Обмотка температурної компенсації виготовляється з міді і намотується на одному сердечникові з робочою обмоткою . Прі цьому м.р.с., що створюється обмоткою температурної компенсації, направлена зустрічно м.р.с., що створюється робочою обмоткою , і становить 10 20% від величини останньої. При зміні температури обмоток електромагніту змінюється і їх опір, а отже, і значення м.р.с. Тому результуюча м.р.с. буде змінюватися незначно.

Компенсація найбільш повною буде тоді, коли буде дотримуватися наступна умова:

,

де і – кількість витків обмоток робочої і температурної компенсації; і – опір обмотки температурної компенсації і робочої обмотки регулятора при 20°C; -опір температурної компенсації.

У регуляторах, працюючих з генераторами великої потужності, наприклад в РУГ-82, при великих навантаженнях і малих швидкостях обертання спостерігається «завал» зовнішніх характеристик (рис. 1.5, б). Це явище пояснюється великим розузгодженням між механічною і електромагнітною характеристиками при наявності великих зазорів між осердям і якорем. Щоб підтримати напругу на заданому рівні при великих навантаженнях і малих швидкостях обертання генератора, необхідно додатково збільшити силу натиску на вугільний стовпчик. Цю задачу виконує обмотка автоматичної корекції.

Обмотку корекції включають в діагональ моста, плечами якого є опір корекції , обмотка збудження генератора і вугільний стовпчик (рис. 1.5, а). У ланцюг обмотки корекції включений випрямляч В. Обмотка корекції розміщена на одному сердечникові з робочою обмоткою регулятора.

а) б)

Рис. 1.5. Схема включення обмотки автоматичної корекції (а) і зовнішня характеристика генератора при відсутності в регуляторові РУГ-82 коректуючої обмотки (б).

При настройці схеми автоматичної корекції повзунок опору при номінальному навантаженні на генераторі встановлюють так, щоб корекція вступила в дію при швидкості обертання якоря, починаючи з 5000 об/хв. При цьому струм через обмотку тече від точки А до точки С, оскільки із збільшенням навантаження генератора і зменшенням його швидкості обертання вугільний стовпчик стискується і потенціал точки А підвищується по відношенню до потенціалу точки С. М.р.с., що створюється коректуючою обмоткою, діє зустрічно м.р.с. робочої обмотки, тому тягове зусилля електромагніту дещо меншає, перешкоджаючи зниженню напруги генератора.

При великих значеннях опору вугільного ствпчика коли швидкість обертання якоря генератора більше за 5000 об/хв і навантаження не перевищує номінальне потенціал точки A виявляється нижче за потенціал точки C. Однак вентиль В перешкоджає протіканню струму корекції від точки C до точки A і непотрібного заниження напруги не відбувається.