2.3 Арн типа fuji El.

В качестве примера рассмотрим АРН фирмы FUJI ELECTRIC. Корректор имеет множество модификаций, зависящих как от количества тиристоров, так и от количества обмоток возбуждения генератора, различных трансформаторов и схем их подключения в системе возбуждения. Предлагаемый АРН состоит из следующих цепей (рис. 2.3):

• определителя отклонения;

• источника напряжения;

• PID-усилителя;

• контроля синхронизации;

• контроля фазировки;

• главного тиристора.

Рис. 2.3. Блок-схема АРН

Цепи определителя отклонения, PID-усилителя и контроля фазировки объединены в одну печатную плату и вложены в корпус с питающим трансформатором PT₁ и главным тиристором.

Закон PID-регулирования, согласно которому функционирует АРН, выражается следующей формулой:

,

где k — коэффициент пропорциональности; T_i, T_d — постоянные времени интегрирования и дифференцирования, соответственно.

Блок определителя отклонения формирует дифференциал между входным напряжением U_тек, преобразованным в постоянное напряжение соответствующего значения, который является пропорциональным напряжению генератора, и заданным напряжением U_зад, которое не зависит от напряжения генератора U_G и является заданным значением напряжения генератора:

ΔU = ±(U_тек – U_зад).

Соотношение между напряжениями U_G, U_тек, U_зад и ΔU показано на рис. 2.4.

Рис. 2.4. График соотношения напряжений

Основной частью PID-усилителя является операционный усилитель. Отклонение сигнала ΔU усиливается операционным усилителем этого контроллера и усиленный сигнал разницы ΔU' преобразуется в единственный контролируемый импульс в цепи управления углом открытия тиристора.

Автоматический регулятор напряжения включает в себя две печатные платы и тиристор. Одна из печатных плат содержит PID-усилитель, разработанный для подачи сигналов в цепь фазового сдвига в случае отклонения напряжения генератора от заданного значения. После усиления цепь фазового сдвига будет питать входные тиристорные цепи соответствующей фазы, используя выход напряжения генератора как вход, а пульсирующий усилитель служит для увеличения сигнала на выходе этой цепи.

Рис. 2.5. Эпюры управления тиристором

Другая печатная плата содержит выпрямитель, разработанный для выпрямления тока генератора, и цепи защиты от перенапряжения для управления током короткого замыкания, протекающим, когда генератор короткозамкнут.

Выходная цепь трёхфазного трансформатора включает цепь возбуждения и цепь короткого замыкания, которые установлены параллельно. Шунтирующим током управляет АРН.

В цепи определителя переменный резистор R₁₇ (рис. 2.6) регулирует уставку АРН. В случае нестабильного выходного напряжения необходимо вращать R₁₇ по часовой стрелке до появления стабильного выходного напряжения генератора. При помощи переменного резистора R₁ также можно регулировать напряжение генератора на входе определителя, но с меньшей точностью.

PID-усилитель предотвращает колебания напряжения генератора при помощи резистора R₁. Переменные резисторы R₄, R₇ , R₁₀, R₃₄ и R₃₆ не должны регулироваться.

Напряжение ΔU = ±(U_тек – U_зад), усиливается PID-усилителем, представляющий собой одновременно компаратор и усилитель Q₁,

Рис. 2.6. Автоматический регулятор напряжения фирмы FUJI ELECTRIC

выход с которого поступает на узел определения фазы, который синхронизируется с пилообразным напряжением сети для подачи импульса на управляющий электрод тиристора в соответствии с фазой пилообразного напряжения генератора в каждой его фазе. Степень открытия угла α будет зависеть от входного напряжения генератора U_G , поступающего на вход, клеммы: R₁, S₁, T₁.

Задающее напряжение регулируется внешним реостатом EVA уставки напряжения. Цепь параллельной работы подключена к выводам l и k, которые связаны с трансформаторами параллельной работы ССТ и DCT. Управляющие импульсы поступают на управляющие электроды G₁, G₂ тиристоров SCR₁, SCR₂, связанные с обмоткой управления возбудителя 3А, 4А. Чем больше напряжение генератора на входе корректора напряжения, тем больше будет угол открытия тиристоров и тем меньше будет управляющий ток возбуждения возбудителя. Цепь питания через тиристоры питает обмотку управления возбудителя, которые включаются в зависимости от величины напряжения генератора. Таким образом, АРН управляет шунтирующим током.

При конструировании АРН используются два различных типа корпусов: первый — водозащищённый монтаж схемы, второй — блочно-панельный монтаж. В случае блочно-панельного монтажа базовая конструкция идентична с первой за исключением кабельных соединений. Усилитель постоянного тока (Micropak), в котором интегральная схема для усиления постоянного тока и RC-цепь для стабилизации тока объединены и установлены в цепи контроля напряжения. AРН в дополнение ко многим другим достоинствам обеспечивает более устойчивый контроль напряжения и большую точность по сравнению с упрощённой схемой, имеет небольшие габариты и жёсткую конструкцию.

Обычно АРН, внешний реостат уставки EVA, питающий трансформатор РТ и устройство параллельной работы устанавливаются на ГРЩ, в то время как другие элементы системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения установлены в водозащищенной клеммной коробке сверху на СГ.

Автоматический регулятор напряжения фирмы FUJI ELECTRICS удовлетворяет всем требованиям по точности регулирования напряжения генератора, предъявляемым к устройствам подобного типа и успешно используются на судах иностранных компаний.