1.4. Измерительные устройства регуляторов напряжения и способы их включения

В

Рис. 1.4.1. Принципиальные схемы измерительных устройств регуляторов напряжения с электрическим эталоном:

а — со стабилитроном в одном плече моста; б —с двумя стабилитронами

системах регулирования, действующих по принципу отклонения, на вход измерительного устройства подается сигнал, пропорциональный заданному (эталонному) напряжению, и сигнал, пропорциональный регулируемому напряжению U. На выходе измерительного устройства получается сигнал рассогласования , являющийся функцией отклонения регулируемого напряжения от заданного значения. В соответствии со способом образования эталонного напряжения измерительные устройства разделяют на устройства с механическим и электрическим эталонами напряжения.

Измерительное устройство с механическим эталоном используют в угольном регуляторе напряжения. Эталоном здесь является сила пружины, действующая на якорь электромагнита и сжимающая угольный столб. Сила пружины уравновешивается силой реакции угольного столба и силой, создаваемой обмоткой электромагнита, к которой подводится напряжение, пропорциональное регулируемому напряжению. Выходной сигнал измерительного устройства — разность сил, действующих на якорь, которая зависит от отклонения напряжения от заданного значения. Недостаток эталона, основанного на использовании упругих свойств пружины, состоит в том, что с течением времени и при воздействии температуры эти свойства, а следовательно, и эталонное значение напряжения изменяются.

Н

Рис. 1.4.2. Характеристики измерительных устройств:

а —с одним стабилитроном; б —с двумя стабилитронами

аиболее распространены схемы измерительных устройств с электрическим эталоном (рис. 1.4.1), в качестве которого используется напряжение стабилитрона, работающего в режиме пробоя. Рабочая точка выбирается на вертикальной части вольт-амперной характеристики стабилитрона. СтабилитронVD1 включается в одно (рис. 1.4.1, а) или два (рис. 1.4.1, б) плеча моста. Напряжение на выходе измерительного моста определяется разностью потенциалов точек а и б схемы. Для схемы на рис. 1.4.1, а, если принять напряжение пробоя стабилитрона постоянным,, а зависимость имеет вид, представленный на рис. 1.4.2, а.

Чувствительность измерительного устройства . Для схемы на рис. 1.4.1,б , а зависимость показана на рис. 1.4.2. Чувствительность, схемы рис. 1.4.1,б больше, чем схемы рис. 1.4.1, а, так как в этом случае .

Рабочая точка, соответствующая значению , на характеристиках измерительных устройств со стабилитронами выбирается исходя из принципа действия регулятора напряжения. Так, для регуляторов напряжения с магнитными усилителями за рабочую точку принимают , т.е. с увеличением напряжения значениеувеличивается (рис. 1.4.2, б). В измерительных устройствах тиристорных регуляторов напряжения применяют подпитку мостовой схемы напряжением от подвозбудителя генератора (штриховая линия, рис. 1.4.1, б). Зависимость для этого случая показана на рис. 1.4.2,б штриховой линией.

Для тиристорных регуляторов напряжения рабочей точкой является точка , т.е. с увеличением напряжения значение уменьшается.

Погрешности измерительных устройств со стабилитронами обусловлены главным образом воздействием температуры. В режиме пробоя стабилитроны имеют положительный температурный коэффициент , т.е. стабилизированное напряжение увеличивается:

.

Для компенсации температурных погрешностей стабилитронов последовательно с ними в цепь включают диоды или стабилитроны, работающие в режиме проводимости. Тогда при увеличении температуры падение напряжения на них уменьшается, т.е. . Число т последовательно включаемых стабилитронов, работающих в режиме проводимости, для температурной компенсации п стабилитронов, работающих в режиме пробоя, выбирают из условия

,

т.е..

Д

Рис. 3.5. Схемы включения измерительных устройств:

а - на выпрямленное линейное напряжение;

б - на выпрямленное напряжение фазы

ля трехфазных генераторов измерительные устройства их регуляторов напряжения включают либо на среднее напряжение через трехфазную мостовую выпрямительную схему А.Н. Ларионова (рис. 1.4.3, а), либо на среднее напряжение U'_cp через трехфазный однополупериодный выпрямитель (рис. 1.4.3, б).

Для мостовой схемы

,

где — действующие значения линейных напряжений;

—коэффициент пропорциональности при синусоидальной форме напряжения.

Для схемы однополупериодного выпрямления

,

где — действующие значения напряжения фазы; .

Необходимо отметить, что измерительные устройства регуляторов напряжения трехфазных генераторов нельзя включать на одно выпрямленное линейное или фазное напряжение, так как при несимметричных нагрузках вследствие искажения треугольника линейных напряжений регулятор не обеспечивает правильного регулирования.