4. Устройство и электрическая схема регулятора напряжения рн-204к

Устройство полупроводниковых регуляторов напряжения рассмотрим на примере РНУ-204К

РНУ-204К служит для стабилизации напряжения генератора СКГ- 30/1,5:

- трехфазного 204,88 - 211,12В

- однофазного 117,6 - 122,4В

Регулятор выполнен в виде закрытого блока негерметического исполнения, внутри которого расположены элементы, входящие в схему регулятора. К стенкам корпуса отлитого из алюминиевого сплава, крепятся трансформатор, магнитные усилители, дроссели потенциометры и реле.

Мелкие элементы смонтированы на текстолитовых панелях, закрепленных к корпусу винтами через дистанционные втулки.

Элементы требующие интенсивного охлаждения (тиристоры, диоды) установлены на радиаторах.

На торцевой стенке корпуса установлен ШР, служащий для подсоединения регулятора к генератору и другим блоком, входящим в схему.

Схема регулятора состоит из 2-х частей: регулятора напряжения 3-х фазного генератора напряжения однофазного генератора. Регулятор напряжения однофазного генератора содержит:

- измерительный орган ИО-1;

- блок управления усилителем мощности УС1, состоящий из фазосдвигающего устройства ФСУ1 и импульсного усилителя мощности ИУМ 1;

- формирователь ФИ1;

- усилитель мощности УС1;

- блок обратной связи.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН питается напряжением ДООГ через понижающий трансформатор и выпрямительный мост. Работа И01 основана на сравнении измеряемого (регулируемого) напряжения с опорным (эталонным). Для получения опорного напряжения применены кремовые стабилитроны, вольтамперная характеристика которых приведена на рис. __,

Из характеристики видно, что при различных токах, протекающих через стабилизатор, напряжение на них остается практически постоянным.

Характеристику измерительного органа можно представить графически, как Уоп-Уизм Рис. __. Фазосдвигающее устройство представляет собой магнитный усилитель, состоящий из 2-х дросселей, тороидальные сердечники которых выполнены из пермалоя, обладающего прямоугольной петлей гистерезиса. Диоды ДЗ, Д5 разделяют для каждого дросселя полупериоды питающего напряжения на рабочей и управляющей, т.е. дроссели работают поочередно. Причем рабочим полупериодом для первого дросселя и управляющим для второго является тот полупериод, когда открыт диод ДЗ и закрыт диод Д5, а при обратной полярности имеет место рабочий полупериод для второго дросселя и управляющий для второго. В момент начала рабочего полупериода дроссель размагничен и рабочая точка, характеризующая магнитное состояние сердечника дросселя, находится на вертикальной ветке петли гистерезиса, например, точка  на рис.__. Х_L обмотки Wn велико и все питающее напряжение приложено к данной обмотке. Под его воздействием рабочая точка в течение некоторого времени, называемого временем насыщения и определяемого степенью размагниченности сердечника (величина В) перемещается в т. а, находящуюся на горизонтальной ветви петли гистерезиса, т.е. сердечник первого дросселя насыщается, Х_L обмотки W_у1 уменьшается до значения активного сопротивления, что приводит к увеличению тока управления в цепи тиристора ДУ1 и последний открывается. В течение управляющего полупериода рабочая обмотка дросселя W_р1) отсечена диодом ДЗ от напряжения питания и размагничивание дросселя осуществляется напряжением приложенным к обмотке управления, под воздействием которого индукция в сердечнике изменяется в сторону, противоположную изменению индукции в рабочий полупериод.

Рассмотрим работу ФСУ.

Предположим, что полярность питающего напряжения такова, что диод ДЗ открыт, а Д5 закрыт. Для первого дросселя это рабочий полупериод, для второго - управляющий. В течение управляющего полупериода сердечник первого дросселя был размагничен до т.О. Рис.__. Напряжение, приложенное к Wр) трансформируется в цепь обмотки управления W_у1. Примем .

По цепи управления это напряжение прикладывается к обмотке управления W_у2 второго дросселя, для которого данный полупериод является управляющим, а предыдущий - рабочим. К началу второго сердечник дросселя был намагничен и рабочая точка на его характеристике находилась в т.  Рис. __. Под действием же напряжения приложенного к W_y2, рабочая точка теперь перемещается в т. С.

При насыщении сердечника первого дросселя напряжения на его рабочей и управляющей обмотках становится близким к нулю, поэтому к второго дросселя в течение остальной части полупериода прикладывается только напряжение выхода измерительного органа, которое намного меньше чем W_y1 до насыщения первого дросселя, в результате чего второй дроссель практически не размагничивается.

Часть напряжения, трансформируемого из рабочей обмотки в обмотку управления, падает на сопротивление этой обмотки. Это напряжение компенсируется равным ему по величине выходным напряжением о измерительного органа, поэтому изменение индукции в сердечнике второго дросселя в течении управляющего полупериода в установившемся режиме точно такое же по величине, как изменение индукции в сердечнике первого дросселя в течении рабочего полупериода.

Аналогично протекает работа схемы и в следующий полупериод питающего напряжения, который будет рабочим для второго дросселя и управляющим для первого.

При постоянном Uвых имеет место установившийся процесс. При увеличении Uвых время ненасыщенного состояния магнитного усилителя увеличивается, при уменьшении Uвых уменьшается.

Так как магнитный усилитель питается несимметричным напряжением, то на нагрузочных резисторах К8, К11 в цепях рабочих обмоток будет напряжение соответствующей несинусоидной формы. В силу того, что для работы схемы используется выход только первого дросселя, сопротивление резистора К11, включенного в цепь W_p2 для уменьшения потерь в магнитном усилителе, в 2-3 раза больше сопротивление резистора R8.