Регулирование напряжения генератора постоянного тока

Все потребители электрической энергии рассчитаны на определенную величину напряжения, отклонение от которой приводит к изменению их характеристик. Так, понижение напряжения приводит к уменьшению светового потока ламп накаливания, создает затруднение в пуске электродвигателей, уменьшает их скорость вращения и т. п. Повышение напряжения уменьшает срок службы электрооборудования, увеличивает скорость вращения электродвигателей, приводит к ложному срабатыванию различных агрегатов и устройств и т. д.

Напряжение авиационных генераторов зависит от скорости вращения якоря генератора, от нагрузки и от температуры окружающей среды. Все эти параметры не являются для авиационных генераторов постоянными величинами и в определенной степени влияют на их напряжение.

Так, изменение скорости вращения в пределах рабочего диапазона приводит к изменению напряжения генератора до 300%, изменение нагрузки от нуля до номинальной - на величину до 20%, изменение температуры окружающей среды от +50 до - 60° С - на величину до 20% номинальной.

Такое изменение напряжения нарушает нормальную работу потребителей, поэтому возникает необходимость регулировать напряжение. Регулировать напряжение также необходимо и для обеспечения параллельной работы авиационных генераторов.

Регулированием напряжения называется процесс поддержания напряжения постоянным независимо от изменения скорости вращения, нагрузки генератора и температуры окружающей среды.

Устройство, с помощью которого напряжение генератора поддерживается автоматически постоянным, называется регулятором напряжения.

Известно, что напряжение генератора

U = Е - I_я R_я = С_е n Ф – I_я R_я

где I — ток в обмотке якоря генератора;

R_я — сопротивление обмотки якоря генератора; Ф — магнитный поток полюсов; С_е - конструктивная постоянная генератора; n — скорость вращения якоря генератора; Е — ЭДС генератора.

Из приведенной выше формулы видно, что при изменении величины тока нагрузки и скорости вращения якоря генератора его напряжение меняется, и что в то же время его можно поддерживать постоянным, если изменять определенным образом магнитный поток возбуждения генератора, а при электромагнитном возбуждении ток в обмотке возбуждения.

Для регулирования тока возбуждения применяется различные регуляторы напряжения. В зависимости от способа регулирования тока возбуждения генераторов бывают регуляторы напряжения дискретного (импульсного) и реостатного типа.

На старых ВС, где мощность генераторов не превышала 1,5 кВт, применялись вибрационные регуляторы напряжения импульсного типа. При этом способе регулирования сопротивление в цепи обмотки возбуждения изменяется периодическим шунтированием добавочного сопротивления вибрирующими контактами с изменяющимся соотношением между временем замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

При больших мощностях генераторов на контактах регулятора получается сильное искрение, которое создает большие помехи радиоприему и приводит к быстрому подгоранию контактов.

В настоящее время на летательных аппаратах применяются угольные регуляторы напряжения реостатного типа. При реостатном способе регулирования в цепь обмотки возбуждения включается реостат, сопротивление которого можно изменять плавно или ступенями.

На более новых ВС применяется электронный регулятор напряжения импульсного типа. Возврат к регулятором дискретного действия был обусловлен появлением мощных коммутаторов, выполненных на полупроводниковых элементах: транзисторах, тиристорах, диодах.