2. Основные элементы и принцип работы угольных регуляторов напряжения.

Принцип работы угольных регуляторов напряжения основан на использовании свойств угольного столба изменять свое сопротивление при изменении действующих на него сил. Угольный регулятор напряжения включает в себя угольный столб R_ст, состоящий из отдельных шайб из специального сорта угля, соединенный последовательно с обмоткой возбуждения генератора; пружины, стремящейся сжать угольный столб и электромагнит ЭМ, стремящийся разжать угольный столб.

Электромагнит может иметь несколько обмоток, основная обмотка электромагнита W_э, которая называется рабочей, через добавочное сопротивление R_р подключена на зажимы генератора. Если напряжение генератора увеличивается, то давление пружины на столб уменьшается, сопротивление столба увеличивается, ток возбуждения генератора уменьшается и напряжение генератора возвращается к прежнему значению.

Зависимость сопротивления угольного столба от давления на него, характеризуется графиком (рис.___).

Т.о., работа угольного регулятора напряжения основана на деформации угольного столба.

Силы, действующие на угольный столб, можно разделить на механическую F_м, являющуюся суммой сил, обусловленных пружиной регулятора и реакцией угольного столба (рис___) F_м=F_пр-F_ст и силу электромагнита F_эм, которая зависит от воздушного зазора “Х” и напряжения на зажимах генератора U.

Все силы, входящие в уравнение, зависят от величины воздушного зазора и могут быть представлены в виду графиков в координатах F и X, рис.__.

При этом зависимость F_э=f(x) представляется в виде семейства характеристик, соответствующих различным величинам напряжения на зажимах генератора.

В данном случае наклон электромагнитных характеристик F_э=f(x) меньше наклона механической характеристики: F_=f(x).

В положении равновесия, соответствующем пересечению электромагнитной и механической характеристик при зазоре X₀ (точка 0), регулируемое напряжение равно U₂.

После нарушения равновесия (например, вследствие сброса нагрузки на генератор) напряжение сразу увеличивается до величины U₁>U₂.

Так как воздушный зазор сразу измениться не может, то рабочая точка в первый момент времени попадает на электромагнитную характеристику, соответствующую напряжению U₁ (точка 1).

Вследствие увеличения напряжения регулятор приходит в действие, воздушный зазор “Х” начинает уменьшаться и рабочая точка перемещается влево, пока снова не попадет на механическую характеристику F_=f(x) (точка 2).

Новому положению равновесия соответствует напряжение U’, большее, чем напряжение U₂, которое соответствовало старому положению равновесия.

Т.о., в рассматриваемом случае регулятор настроен так, что уменьшение нагрузки приводит к увеличению напряжения и наоборот, т.е. характеристика регулятора имеет падающий с нагрузкой характер.

Такая нагрузка угольного регулятора называется настройкой с положительным статизмом.

Авиационные регуляторы напряжения, как правило, настраиваются на положительный статизм.

Такая настройка способствует увеличению срока службы регулятора и повышает динамическую устойчивость процесса регулирования.

В большинстве случаев угольные столбики современных регуляторов состоят из 25-80 шайб диаметром 5х11-10х19 мм, толщиной 0,5-1 мм.

Шайбы выполняются из электрографированного угля с удельным сопротивлением от 0,0025 до 0,01.

У самолетных регуляторов напряжения в режиме номинальной работы максимальное сопротивление угольного столбика обычно не превышает 100 Ом.

Давление на столбик изменяется от нескольких граммов до 2-5 кг. Деформация столбика под действием этих сил равна 0,25-0,35 мм.

Минимальное сопротивление угольного столбика для мощных регуляторов обычно составляет 0,4 - 0,8 Ом.

Технические данные регуляторов напряжения

Параметры	Р-27	РУГ-82
1. Номинальное напряжение, поддерживаемое регулятором в вольтах	28,5	28,5
2. Пределы изменения напряжения выносным сопротивлением в вольтах	+2 -2,5	+1,5 -3,0
3. Сопротивление угольного столба, Ом:
- при силе давления 0,005 кг	41	16
- при силе давления 5 кг	0,36	0,6
4. Деформация угольного столба, мм	0,38	0,25