Регулирующие устройства

Структурная схема составляется в последовательности ( 3.7), определяемой функциональными связями ее элементов. Первым, естественно, должен быть изображен регулирующий транзистор РТ ( 3.7, а), так как эффект стабилизации напряжения возникает благодаря изменению его выходной проводимости. Входная цепь РТ питается

4. Система защиты стабилизатора от перегрузки по току состоит из датчика и исполнительной части. Датчиком служит низкоомный резистор, через который протекает ток нагрузки ВИП и падение напряжения на котором является сигналом, управляющим исполнительной частью. Место установки датчика в токовом контуре зависит от принципа действия и особенностей схемы защиты. Для данного стабилизатора выбрана схема защиты, которая показана на 3.18. На рисунке изображены только элементы схемы защиты и регулирующий транзистор Т\2. В нормальном режиме (при токе нагрузки до 5 А) транзистор

включается резистор Ri. Когда нагрузочный ток превысит допустимое значение, на резисторе Ri возникнет падение напряжения. Закрытый ранее транзистор Т9 откроется и своим малым сопротивлением зашунтирует регулирующий транзистор Тв, тем самым отключив его.

Если надо внешним сигналом выключить стабилизатор, то управляющее положительное напряжение подают на базу транзистора Т1 с вывода 9 через диод Д„. Закрытый до этого транзистор Т, откроется и закроет регулирующий транзистор 7Y

Релейный стабилизатор со стабилитроном работает таким образом. При подаче постоянного входного напряжения 1/вх регулирующий транзистор 7\ открывается. Благодаря наличию индуктивной катушки ?ф, ток через которую не может изменяться скачком, напряжение на выходе стабилизатора будет постепенно увеличиваться. Соответственно в блоке сравнения начнет увеличиваться напряжение РС/ВЫХ, где р — коэффициент деления резистивного делителя RaR^R^. При некотором значении этого напряжения стабилитрон Дх открывается, что приводит к отпиранию транзистора Т3 и запиранию транзистора Т2, так как транзистор Т3 закорачивает его вход. В свою очередь, транзистор Г2 запирает регулирующий транзистор 7\. После этого напряжение на выходе стабилизатора и в блоке сравнения начинает уменьшаться. При определенном значении $Uвых стабилитрон Д^ закрывается, что приводит к запиранию транзистора Т3 и отпиранию транзисторов Т2, Т-±. Далее все процессы повторяются.

и эмиттер которого включены в основную цепь, а на базу подается сигнал управления. В маломощных стабилизаторах регулирующий транзистор является элементом микросхемы. При больших токах нагрузки регулирующий элемент выполняется на составных или параллельно включенных транзисторах. Оконечный транзистор может быть дискретного исполнения. Регулирующий элемент одновременно выполняет функции сглаживающего фильтра. Наиболее широкое применение получили схемы с последовательным включением РЭ.

Основной выпрямитель собран по двухполупериодной схеме на диодах Д231Б с емкостным сглаживающим фильтром и транзисторным стабилизатором напряжения. Составной регулирующий транзистор (П210А, П213Б и МП25Б), включенный последовательно с нагрузкой, управляется схемой сравнения, в которую входит опорный диод Д814А и усилитель постоянного тока на транзисторах МП25Б. Последовательно с опорным диодом включена цепочка температурной

В высококачественных стабилизаторах применены специальные меры для защиты схемы и ее элементов от перегрузок и коротких замыканий на выходе. В стабилизаторах последовательного типа чаще всего подвержен перегрузкам регулирующий транзистор. Защита стабилизатора от перегрузок осуществляется или отключением схемы стабилизатора от выпрямителя с помощью специального реле или ограничением потребляемого тока.

1 В схеме, приведенной на VIII.27, б, при повышении напряжения на участке коллектор — база ТР пробивается стабилитрон Cm и ограничивает величину ?/К.Б (напомним, что напряжение на участке коллектор — эмиттер отличается от напряжения на участке коллектор — база примерно на один вольт). Через Cm протекает ток базы ТР и поэтому он может быть маломощным (Д814). Зато он при коротком замыкании не разгружает по току регулирующий транзистор. Интересно отметить, что при коротком замыкании на выходе по резистору /? проходит большой ток и ?/К.Б регулирующего транзистора становится существенно меньше, чем рабочее стабилитрона. Это приводит к уменьшению величины РК. Включение резистора /? приводит к уменьшению к. п. д., если это недопустимо, то можно резистор не включать. Основную свою функцию ~- защиту ТР от перенапряжения — схема будет выполнять и без резистора К.

Теперь остановимся на способах электронной защиты от перегрузок по мощности. В таком аварийном режиме целесообразно переводить регулирующий транзистор в режим отсечки, если ывх < i/к.доп, или в режим насыщения, если транзистор может выдержать ток короткого замыкания /к.к.з- Схема перевода ТР в режим отсечки приведена на VIII.27, г. Она отличается от схемы VIII.27, в дополнительным отпирающим напряжением смещения ?/см, образованным делителем R6, R7 от входного напряжения. (?/см может быть также получено от самостоятельного источника). Величина результирующего напряжения (7С„ + ^язащ — ^*2 выбрана так, чтобы при номинальном токе транзистор Тзащ был закрыт и не влиял на работу стабилизатора. Схема работает при роете /ВЫх так же, как и схема, приведенная на VIII.27, в, но здесь можно получить полное запирание ТР. В схеме рие. VIII.27, в ток /вых не мог упасть до нуля, так как при этом и ивых = 0 , а значит оба напряжения t/да = О и ?/язащ = 0 и Таащ закрыт. В схеме VIII.27, г при ?/вих = О и /вых = 0 транзистор Таащ будет открыт за счет смещения ?/см, а ТР будет в режиме отсечки (/к = 0, ?/к = (Л« и РК = Ук.1к. = '0). Если снять перегрузку, то ТР не откроется, так как остался открытым Гзащ- Поэтому в этой схеме для ее включения надо на короткое время отключить t/BX от стабилизатора, а затем снова его подключить. При этом конденсатор С обеспечит появление напряжения ?/см после того, как включится стабилизатор и появится ток /вых.

Соединительные провода должны быть покороче; целесообразно свивать провода, по которым токи протекают в противоположных направлениях. Все силовые коммутирующие элементы (транзисторы преобразователя, силовой трансформатор, регулирующий транзистор ключевого стабилизатора, обратный диод и т. п.) должны размещаться в непосредственной близости друг от друга. Это приведет к уменьшению паразитных связей, уменьшению индуктивностей и емкостей, образующих паразитные резонансные контуры, а, следовательно, и к ослаблению излучаемых высокочастотных помех.

Теплотехнические измерительные и регулирующие устройства подразделяют на контрольно-измерительные приборы и регуляторы. Большинство контрольно-измерительных приборов базируется на компенсационном методе и по основным характеристикам напоминает регуляторы.

Питание системы возбуждения современных явнополюсных синхронных машин с /г^500 мм осуществляется через статические выпрямительные регулирующие устройства от дополнительных обмоток, закладываемых в те же пазы статора, где расположена основная обмотка. В этом случае вопрос о напряжении возбуждения и параметрах обмотки возбуждения решается в комплексе с параметрами дополнительной обмотки статора.

Все регулирующие устройства характеризуются величиной ступени регулирования, зоной нечувствительности, точностью и выдержкой времени действия регулирования. Под напряжением ступени регулирования понимается напряжение между соседними ответвлениями. Под зоной нечувствительности или мертвой зоной чувствительности понимается диапазон изменения напряжения, не приводящий к срабатыванию релейных органов систем регулирования. Зона нечувствительности определяет точность регулирования, которая обозначается величиной ±b (b = 50% зоны нечувствительности).

Если в цепь включены регулирующие устройства, то к отклонению напряжения в начале цепи необходимо алгебраически прибавить добавочные напряжения, создаваемые регулирующими устройствами. Тогда отклонение напряжения в любой точке сети

Для регулирования напряжения используются как, ти-ристорные регуляторы напряжения с фазовым управлением, так и реакторы насыщения, автотрансформаторы и импульсные, например тиристорные или контактные регулирующие устройства.

Структурная схема поверочной установки с компаратором приведена на 11.6, где 7/6\ и ЯС2 •-•- источники переменного и постоянного сигналов, УРг и УРг -••• регулирующие устройства, ПСИ —- поверяемое средство измерений, Комп. —• компаратор, УП - устройство памяти, НИ --- нуль-индикатор, К •-компенсатор. При поверке указатель поверяемого средства измерений ПСИ с помощью источника сигналов и регулирующего устройства устанавливается ГА поверяемую отметку шкалы. Переключатели S-i и S2 устанавливаются в положение 1, и происходит компарирование и запоминание выходной величины компаратора. Далее переключатель устанавливается в положение '2 и осуществляется компарироьание постоянного сигнала, значение которого регулируется устройством УР2 до тех пор, пока ранее установленное значение выходной величины компаратора не будет равно текущему значению этой величины. Момент их равенства фиксируется с помощью нуль-индикатора. Значение постоянного сигнала при этом измеряется компенсатором К. Погрешность измерения в этом случае состоит из погрешности измерения постоянного тока и погрешности компарирования. Имеются промышленные установки, значение погрешности измерения переменного тока которых не более 0,2...0,1 % на частотах до 20 000 Гц.

Питание системы возбуждения современных явнополюсных синхронных машин с /г<500 мм осуществляется через статические выпрямительные регулирующие устройства от дополнительных обмоток, закладываемых в те же пазы статора, где расположена основная обмотка. В этом случае вопрос о напряжении возбуждения и параметрах обмотки возбуждения решается в комплексе с параметрами дополнительной обмотки статора.

При выборе аппаратуры на рабочем столе необходимо приближенно (с погрешностью до 10%) рассчитать токи и напряжения во всех участках цепи для наибольшей и наименьшей мощности. По полученным данным подобрать аппаратуру, необходимую для выполнения работы, и записать ее технические данные. После выбора аппаратуры следует составить план расположения аппаратуры на рабочем столе, причем измерительные приборы, вспомогательные и регулирующие устройства следует располагать так, чтобы схема соединения получилась наиболее простой и наглядной, г отсчеты И регулировка были удобными и не требовали лишних движений или неудобных положений для наблюдателя. Перед монтажом схемы необходимо ознакомиться с электрическими схемами приборов, аппаратов и машин и со схемами их включения. При этом нужно выяснить, какие зажимы прибора или машины соответствуют тем или иным точкам схемы и в какие положения должны быть поставлены движки реостатов и рукоятки регулирующих устройств.

В случаях, когда регулятор настроен так, что среднее скольжение при подходе к нулевому значению меняет знак (характеристика 3 на 14.20), может наблюдаться явление срыва ресинхронизации. Ресинхронизировавшийся генератор снова переходит в асинхронный режим. Это явление иногда называют проскакивавшем синхронизма. После проскакивания синхронизма может снова произойти ресинхронизация или переход в новый асинхронный режим. Это зависит от вида кривой среднего скольжения. Во всяком случае, при любой настройке регулятора, а также любых параметрах генератора и системы можно за счет специального воздействия на регулирующие устройства генератора добиться уверенной и достаточно быстрой его ресинхронизации.

Регулирование напряжения с помощью нелинейных устройств. В зарубежных и отечественных энергосистемах в последние годы внедряются различного рода и назначения нелинейные регулирующие устройства. Такие устройства могут использоваться для автоматического регулирования напряжения в сети. В качестве нелинейных элементов обычно применяют реакторы и управляемые тиристорные блоки. Схемы и характеристики некоторых нелинейных регулирующих устройств последовательного и параллельного включения приведены на 3.20. В схеме 3.20, а батарея конденсаторов включена последовательно с нелинейным насыщающимся реактором. При изменении нагрузки меняется ток линии и степень насыщения реактора. При этом суммарное (входное) сопротивление устройства нелинейно изменяется. Соответствующим подбором параметров батареи и реактора можно получить требуемый характер изменения суммарного сопротивления устройства ( 3.20,6).

Если автоматический мост предназначен для управления, то регулирующие устройства приводятся в действие тем же двигателем.