2.8. Регуляторы напряжения

При проведении испытаний электрооборудования необходимо точное и плавное регулирование величины напряжения на испытуемом объекте. Поэтому первичная обмотка испытательного трансформатора получает питание от регулировочного устройства, позволяющего менять напряжение на обмотке низкого напряжения ИТр напряжение от 0 до U. Рассмотрим устройства регуляторов напряжения (РН).

Рис. 2.15. Схемы и устройство регуляторов напряжения

1. ИТр питают, как правило, от регуляторов напряжения автотрансформаторного типа (рис. 2.15А, Б) . Напряжение на выходе автотрансформатора (АТ) равно:

, где и - число витков долей АТ.

(2.7)

Регулируя число подключенных витков к обмотке НН ИТр, можно изменять U_нн от 0 до U. Для более плавной регулировки обмотка размещается на обоих стержнях магнитопровода в один слой, по которым передвигаются два скользящих контакта. Автотрансформаторы с плавной регулировкой от 0 до 380 В в сухом исполнении используются до токов 10 А, (Р  5 кВт), при наличии масляной изоляции – до 30 А (Р = 10 – 20 кВт). Эти ограничения связаны с возможностями скользящих контактов, которые при значительных токах искрят и обгорают.

2. При более значительных токах применяется ступенчатое регулирование – переключение выводов обмоток трансформатора или автотрансформатора переключателем (рис. 2.15В). Коммутации под напряжением сопровождаются нежелательными переходными процессами, которые в системе ИТр – нагрузка могут вызвать перенапряжения.

3. Бесконтактное регулирование напряжения может осуществляться путем изменения индуктивной связи обмоток трансформатора или автотрансформатора. Их достоинство в плавности регулировки и отсутствии скользящих контактов. Индуктивная связь меняется подвижной обмоткой или подвижным магнитопроводом, или тем и другим одновременно. Одна из возможных схем устройства, выпускаемого промышленностью, представлена на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Схема устройства регулирования напряжения подвижной короткозамкнутой обмоткой автотрансформатора.

Первичная обмотка автотрансформатора включает в себя обмотки А и В, которые соединены последовательно, но имеют встречную намотку (стрелками указаны направления э.д.с. в них). Вторичная обмотка соединена с первичной по автотрансформаторной схеме (катушки Б и Г). Катушка Б намотана так, что индуктируемая в ней обмоткой А э.д.с. имеет направление встречное по отношению к обмотке А. Обмотка Г намотана так, что ее э.д.с. последовательно направлено с э.д.с. обмотки В. Поверх этих обмоток двигается короткозамкнутая обмотка П. В верхнем положении благодаря ее размагничивающему действию почти все первичное напряжение U прикладывается к катушке А. Тогда напряжение U_нн:

где U_Б – добавочное напряжение, индуктируемое в катушке Б.

В нижнем положении обмотки П почти все первичное напряжение ложится на катушку В. Тогда вторичное напряжение равно:

где U_г – добавочное напряжение, индуктируемое в катушке Г.

При U_Б = U_г = U напряжение регулируется от 0 до 2U.

Во всех регуляторах напряжения указанных типов нельзя допускать насыщения магнитной системы, которое сопровождается резким возрастанием потребляемого тока и появлением высших нечетных гармоник, передаваемых в нагрузку (ИО) испытательного трансформатора, что может привести к увеличению коэффициента искажения напряжения выше допустимой величины.

4. Для питания и регулирования выходного напряжения мощных ИТр и каскадных трансформаторов применяются специальные двигатель-генераторные установки (Д-Г). В них синхронный (СД) или асинхронный двигатель приводит во вращение синхронный генератор (СГ), питающий ИТр. Регулирование напряжения осуществляется путем изменения тока в обмотке возбуждения СГ. Схема питания двигатель-генераторной установки приведена на рисунке 2.17. Независимое питание и выбор необходимой мощности Д-Г установки обеспечивает хорошую синусоидальность напряжения, а наличие управления возбуждением СГ – плавность его регулировки. Такие установки имеют мощности до нескольких мегаватт.

Рис. 2.17. Схема управления установки двигатель-генератор.

СД, СГ – синхронные двигатель и генератор;

СПЗ – схема плавного запуска СД; В - выключатель;

ТТ – трансформаторы тока.

С пульта управления:

- производят запуск СД;

- контролируют ток и напряжение ГВ – генератора возбуждения СГ;

- регулируют сопротивление R₂ в цепи возбуждения СГ двигателем Д2;

- регулируют сопротивление R₃ в шунтовой цепи ГВ двигателем Д1;

- переключают обмотки возбуждения СГ с генератора возбуждения на гасительный ре зистор R₁ .