Угольный регулятор напряжения
Свое название угольный регулятор получил из-за угольного столба, который используется в качестве переменного сопротивления. Угольный столб представляет собой набор угольных (графитовых) шайб, диаметром 5÷19 мм и толщиной 0,5÷1 мм, помещенных в изоляционную трубку.
Электрическое сопротивление угольного столба определяется в основном переходным сопротивлением между шайбами, которое зависит от площади соприкосновения шайб между собой и от числа шайб в столбе. В зависимости от типа регулятора берется 25÷80 шайб.
Шайбы угольного столба имеют не идеально гладкую поверхность, поэтому при малом торцевом давлении на столб они касаются одна другой лишь небольшим числом точек и переходное сопротивление, а следовательно, и сопротивление столба в целом максимально. При увеличении давления на столб площадь соприкосновения поверхностей шайб в результате их деформации увеличивается, а сопротивление столба уменьшается.
Таким образом, изменяя давление на столб в пределах его упругих деформаций, можно плавно изменять его электрическое сопротивление от долей ома до нескольких тысяч ом.
На практике сопротивление столба изменяется в диапазоне 0,15÷50 Ом.
Конструкция угольного регулятора напряжения (УРН) показана на рис.4.1. Схема включения УРН показана на рис. 4.2. Нумерация элементов на обоих рисунках одинакова. Угольный столб (1) включен последовательно с обмоткой возбуждения генератора (ОВГ). Для отвода тепла, которое выделяется в шайбах используется радиатор. Лепестковая пружина (3), соединенная с якорем (2) сжимает угольный столб(1). При появлении тока в обмотке электромагнита (4) появляется сила, которая отжимает якорь с пружиной, что приводит к уменьшению давления на угольный столб.
Рис. 4.1. Конструкция УРН. Рис. 4.2. Схема подключения УРН.
На рис.4.2. буквами обозначены: wp - рабочая обмотка, wк - компенсационная обмотка, wу - уравнительная обмотка, Rтк - сопротивление термокомпенсации, RВС - выносное сопротивление, σ - зазор между якорем и электромагнитом.
Обмотка wк и сопротивление Rтк исключают влияние температуры на работу УРН. Выносное сопротивление RВС служит для ручной коррекции выходного напряжения генератора. Оно обычно находится в легкодоступных местах, а на большинстве самолетов – в кабине экипажа.
При отсутствии тока в рабочей обмотке электромагнита сопротивление угольного столба минимально, а зазор σ наибольший. При возникновении напряжения на генераторе появляется ток через рабочую обмотку, и электромагнит начнет притягивать к себе якорь, преодолевая силу пружины. Зазор в этом случае начнет уменьшаться. Когда генератор выйдет на номинальный режим, якорь займет среднее положение, относительно которого и производится автоматическая регулировка. При этом сила пружины будет компенсирована силой тяги электромагнита. Сила пружины является опорной величиной, относительно которой настраивается регулятор, поэтому сила сжатия пружины, корректируется винтом. При случайном изменении напряжения угольный регулятор будет изменять сопротивление угольного столба таким образом, чтобы напряжение восстановилось на прежний уровень. Допустим, напряжение генератора увеличилось, тогда ток в рабочей обмотке возрастет, что приведет к увеличению магнитодвижущей силы, якорь приблизится к электромагниту, а сжимающее усилие на угольный столб уменьшится. Сопротивление угольного столба возрастет, что приведет к уменьшению тока возбуждения и магнитного потока. Напряжение упадет, что в свою очередь приведет к снижению тока в рабочей обмотке, при этом якорь начнет отходить от электромагнита. Движение якоря прекратится, когда он вернется в прежнюю позицию, восстановив напряжение генератора. При ручной корректировке или при эксплуатационных изменениях тока нагрузки и оборотов генератора якорь скачком зайдет новую позицию, образуя необходимый ток возбуждения для поддержания напряжения генератора постоянным. В этом случае якорь будет колебаться относительно нового положения.
Маркируются УРН буквами и цифрами: Р - регулятор, Н - напряжения, цифры - обозначают мощность в Вт, которая рассеивается угольным столбом. Например, РН-180, Р-25.