1.2. Принципы построения систем регулирования напряжения

Для поддержания напряжения генераторов в заданных пределах в статических и динамических режимах используют регуляторы напряжения. Кроме того, регуляторы напряжения обеспечивают равномерное распределение токов между параллельно работающими генераторами постоянного тока или реактивных составляющих тока между генераторами переменного тока. Система регулирования напряжения (рис. 1.2) состоит из объекта регулирования ОР и регулятора, включающего устройства: измерительное ИзУ, задающее ЗУ, сравнивающее СУ, усилительное УУ, исполнительное НУ и корректирующее КУ. В ряде регуляторов некоторые из этих элементов отсутствуют, а некоторые объединены.

Управляемым объектом является генератор постоянного тока или синхронный генератор. Напряжение объекта регулирует управляющий орган, представляющий собой часть объекта — обмотку возбуждения генератора или обмотку возбуждения возбудителя. В некоторых регуляторах измерительное устройство — преобразователь регулируемой величины в величину иной физической природы, удобной для дальнейшего использования. Характерным свойством ИзУ является весьма малое потребление энергии. Это значит, что оно практически не оказывает влияния на состояние регулируемого объекта, т.е. на значение регулируемой величины.

Задающее устройство служит для установления необходимого значения регулируемой величины. Как иИзУ, оно часто является преобразователем. Величина на выходе ЗУ должна быть одинаковой физической природы с величиной на выходе ИзУ. Сравнивающее устройство выявляет отклонение регулируемой величины от заданного значения (сигнал ошибки).

У

Рис. 1.2. Функциональная схема системы регулирования напряжения

силительное устройство предназначено для усиления мощности сигналов ошибки, оно управляет энергией, поступающей от постороннего источника. В регуляторах напряжения широко используются магнитные и электронные усилители. Исполнительное устройство осуществляет воздействие на управляющий орган объекта. Наименование регулятора определяется по исполнительному устройству, включаемому последовательно с обмоткой возбуждения генератора или возбудителя. Корректирующие устройства предназначены для повышения устойчивости и точности процесса регулирования, а также для формирования управляющих воздействий, зависящих от возмущений, на объект, что позволяет существенно улучшить динамические свойства.

Для стабилизации напряжения авиационных генераторов чаше всего используют принцип регулирования по отклонению или так называемый комбинированный принцип, состоящий в том, что в системе одновременно используют принципы регулирования по отклонению и возмущению. В комбинированной системе регулирования, как правило, измеряется одно возмущающее воздействие — ток нагрузки.

По способу формирования сигнала управления, т. е, в зависимости от характера воздействия на обмотку возбуждения, регуляторы напряжения можно подразделить на непрерывные и дискретные.

В регуляторах напряжения непрерывного действия управляющее воздействие, обычно пропорциональное сигналу ошибки, представляет собой непрерывную функцию. К таким регуляторам относятся все угольные регуляторы и некоторые регуляторы напряжения на магнитных усилителях. В регуляторах напряжения дискретного действия управляющее воздействие зависит от отдельных дискретных значений сигнала ошибки. Дискретизация сигнала ошибки состоит в замене непрерывного сигнала теми или иными дискретными значениями и может быть осуществлена по времени, по уровню либо по времени и уровню. В соответствии со способом дискретизации (способом квантования) различают три вида регуляторов напряжения дискретного действия: импульсные, релейные и цифровые.

В импульсных регуляторах управляющее воздействие представляет собой последовательность импульсов, параметры которых пропорциональны значениям сигнала ошибки в фиксированные дискретные моменты времени. Если таким параметром является амплитуда, то регулятор называется амплитудно-импульсным, если длительность сигнала, — то широтно-импульсным, если фаза, — то фазоимпульсным. Для релейных регуляторов напряжения управляющее воздействие представляет собой ступенчатую функцию, высоты ступеней которой пропорциональны фиксированным значениям сигнала управления в произвольные моменты времени. В импульсных и релейных регуляторах используются элементы и магнитные усилители.

В цифровых регуляторах управляющее воздействие представляет собой последовательность импульсов или ступенчатую функцию. Амплитуды импульсов или высоты ступенек зависят от фиксированных значений, ближайших к произвольным значениям сигнала ошибки в дискретные фиксированные моменты времени. Цифровой регулятор представляет собой специализированную ЦВМ или микропроцессор.