Занятие №4 "Регуляторы напряжения на магнитных усилителях"

Содержание:

1. Регуляторы напряжения на магнитных усилителях непрерывного действия (БРН-62).

2. Тиристорные регуляторы напряжения (РНУ-204К).

Литература:

1. А.А Лебедев "Автоматическое и электрическое оборудование ЛА", с. 118-120,124-126.

1. Регулятор напряжения на магнитных усилителях непрерывного действия.

Схему регулятора напряжения на магнитных усилителях непрерывного действия рассмотрим на примере БРН-62Б (рис.__).

Регулятор включает в себя блок питания измерительного органа БП, измерительный орган ИО, два каскада магнитных усилителей УМ 1, УМ2, входной измерительный мост ВМ1, стабилизирующий трансформатор ТС.

БП состоит из понижающего тр-ра ТН и 3-х фазного 2-х полупериодного выпрямителя Д7, ИО представляет собой мост, в 2-х плечах которого включены стабилитроны СТ1, СТ2, а в 2-х других - резисторы К2, К1. На вход моста подается напряжение с БП, пропорциональное среднему значению линейных напряжений генератора. Примерные кривые изменения напряжения между точками а-О (Vао) и б-О (Vбо) и выходного напряжения Vвых в функции напряжения входа Vвх показаны на рис.__. Рабочей частью характеристики ИО является участок 0-2 характеристики Vвых=f(Vвх). Входной МУ УМ1 выполнен однофазным, а выходной УМ2 - 3-х фазным.

Питание МУ осуществляется от подвозбудителя генератора. Выходные характеристики УМ1 и УМ2 приведены соответственно на рис.__ и рис.__. Из рассмотрения схемы рис.__ и графиков рис.__, рис.__, рис.__ следует, что с ростом напряжения увеличивается ток I_у1; магнитного усилителя УМА. Это приводит

к уменьшению тока I_р1 в рабочей обмотке этого усилителя, который является током управления I_у1. Это, в свою очередь, способствует уменьшению тока I_р2 в рабочих обмотках УМ2, обмотке возбуждения возбудителя, а, следовательно, и напряжения генератора.

Использование 2-х магнитных усилителей позволяет получить высокий коэффициент усиления при незначительной увеличении постоянной времени (К=К₁хК₂,t=t₁+t₂). Напряжение генератора при работе с таким регулятором поддерживается равным: V==У_н±2%. Для улучшения динамических характеристик системы вторичная обмотка стабилизирующего тр-ра ТС включена последовательно со стабилизирующей обмоткой магнитного усилителя УМ1, МДС создаваемая стабилизирующей обмоткой Wс при увеличении тока возбудителя размагничивает, а при снижении намагничивает сердечники МУ.

2. Регулятор напряжения на магнитном усилителе дискретного действия - тиристорный регулятор напряжения.

В качестве примера рассмотрим схему регулятора РНУ-204К, предназначенного для стабилизации напряжения генератора СГК'ЗО/1,5 с точностью; 120±2,4 В, 208±3,12 В.

Расшифровка индекса РНУ-204К:

Р - регулятор

Н - напряжения

У - на управляемых диодах (тиристорах)

20 - максимальный регулируемый ток в амперах

4 - частота регулируемого напряжения 400 Гц.

Регулятор имеет два канала стабилизации: однофазного и 3-х фазного генераторов, которые имеют идентичные схемы. Рассмотрим состав и принцип работы канала однофазного генератора (рис__).

Питание обмотки возбуждения осуществляется от дополнительной обмотки переменного тока (400 Гц) через БП.

Регулятор напряжения имеет следующие блоки:

БП - блок питания

ИО - измерительный орган

ФСУ - фазосдвигающее устройство

ФН - формирователь напряжения

УМ - усилитель мощности

Блок питания состоит из трансформатора и выпрямительного моста. Он обеспечивает питание измерительного органа.

На выход измерительного органа включена управляющая обмотка ФСУ. Ток в управляющей обмотке W_у1, W_у2) изменяется пропорционально напряжению между точками а и б. Потенциал т. а остается постоянным, т.к. между точками а и 0 включен стабилитрон Д1. Напряжение между точками б и 0 растет пропорционально напряжению генератора (рис.__). Поэтому чем больше напряжение генератора, тем больше размагничивающая сила, создаваемая током обмоток управления ФСУ. ФСУ представляет собой МУ, собранный на 2-х тороидальных сердечниках. Рабочие обмотки размещены на каждом сердечнике, а обмотка управления охватывает оба тороида.

Рабочая обмотка W_р1; через диод V₃ и резистор R₈ включена в цепь управления тиристора (V₁₃) ДУ1 импульсного усилителя мощности ИУМ, а обмотка W_р2 включена на напряжение питания через резистор R₁₁ и диод V₅. В начале каждого рабочего полупериода сердечник размагничен, а, следовательно, ток в его рабочей обмотке мал. Под действием приложенного напряжения за промежуток времени, зависящий от угла насыщения сердечник насыщается, Х_L обмотки W_р1 становится практически равным нулю и все напряжение прикладывается к цепи управления тиристора (V₁₃) ДУ1 и он открывается. При этом начинает протекать ток через обмотку W₁ тр-ра ТР1 и конденсатор С4.

В управляющий полупериод через диод V₇ и резистор R₇ формирующий конденсатор С4 заряжается от амплитудного значения Vм. Вследствие этого при открытии тиристора ДУ1 к первичной обмотке W₁ трансформатора ТР1 прикладывается двойное напряжение: V=Vпит+Vм, где Vпит - напряжение питания;

Vм - амплитудное значение напряжения питания.

Вторичная обмотка W₂ трансформатора ТР1 служит источником питания цепи управления ДУ2 усилителя мощности. Время, за которое происходит насыщение дросселя, зависит от тока в управляющей обмотке ФСУ. Перед началом рабочего периода дроссель размагничен. Степень размагничивания тем больше, чем больше напряжение по сравнению с номинальным. Формирователь напряжения служит для того, чтобы обеспечить независимость амплитуды сигнала управления тиристором от напряжения питания ФСУ. Это связано с тем, что напряжение питания - синусоидальное, а тиристор открывается при определенном значении напряжения. В результате угол открытия зависел бы не только от угла насыщения дросселя ФСУ, но и от напряжения питания схемы. Рабочая обмотка W_р1 включена через резистор R₈ и фильтр С₆, R₅ параллельно конденсатору СЗ (стабилитрону V₉). Когда напряжение питания имеет полярность при которой диод V₈ закрыт, напряжение на конденсаторе СЗ значительно превышает напряжение питания (за счет имеющегося на конденсаторе СЗ предварительного заряда). После перемены полярности питающего напряжения на конденсатор СЗ значения, равного значению пробоя стабилитрона У^ а напряжение на конденсаторе СЗ остается постоянным и в дальнейшем не изменится. В результате синусоидальное напряжение преобразуется в нелинейное напряжение с прямоугольной формой в рабочем полупериоде.

В момент открытия тиристора ДУ1 импульсного усилителя мощности в первичной обмотке импульсного трансформатора ТР1 прикладывается, как было сказано выше, V=Vпит+Vм .

ЭДС, наводящаяся во вторичной обмотке W₂ трансформатора, обеспечивает открытие силового тиристора ДУ2 в цепи питания обмотки возбуждения генератора. Таким образом, ток в обмотке возбуждения генератора определяется углом насыщения дросселя ДР1, который пропорционален отклонению напряжения генератора от номинального значения.