Вибрационный регулятор напряжения характеристика

Устройство и принцип действия регулятора напряжения

Вибрационный регулятор напряжения представляет собою комбинацию электромагнитного реле и добавочного резистора, включаемого периодически в цепь обмотки возбуждения. Принцип действия регулятора основан на зависимости напряжения генератора от магнитного потока (см. выражение 2.1 в ПЗ № 2). Так как магнитный поток Ф пропорционален току возбуждения I_в, то уменьшая силу тока возбуждения, можно уменьшать магнитный поток и ограничивать напряжение генератора. Для уменьшения силы тока I_в в цепь обмотки возбуждения необходимо ввести реостат. Функцию реостата выполняет регулятор напряжения.

Контактно-транзисторный реле-регуля­тор(рис.1). Вышеописанные генерато­ры работают в паре с контактно-тран­зисторными реле-регуляторами. Реле-ре­гулятор состоит из устройства для регу­лирования напряжения, реле 5 защиты и переключателя 11 посезонной регулиров­ки. Все три устройства смонтированы на основании 1. На нем находятся два изолированных зажима В и Ш и один не­изолированный М.

Устройство для регулирования напря­жения генератора состоит из электро­магнитного регулятора напряжения РН, транзистора б, резисторов К_у, R^ R_r,R₆ и полупроводниковых диодов Д1 и Д,\

Транзисторявляется исполнительным элементом, регулирующим ток возбужде­ния генератора, а следовательно, и напря­жение тока. Транзистором управляет электромагнитный регулятор напряжения вибрационного типа, чувствительным эле­ментом которого является обмотка 2. совместно с противодействующей пружиной 3, а управляющим элементом — нормально-разомкнутые контакты, вклю­ченные между плюсовым зажимом ре­гулятора (зажим В) и базой транзистора. Через кон] акты регулятора проходит ток управления транзистором (ток базы), напряжение которого незначительно — в пределах 1,5—2,5 В, что обеспечивает долговечность контактов.

Напряжение тока регулируется сле­дующим образом. Когда частота вра­щения коленчатого вала двигателя, а сле­довательно, и вала генератора невелика и напряжение генератора не достигло необходимого значения, электромагнит­ное усилие, создаваемое обмоткой регу­лятора РН₀, недостаточно для преодо­ления усилия пружины 3 и притягивания якоря 4 регулятора к сердечнику. В этом случае транзистор открыт, так как имеет­ся ток перехода «эмиттер — база», явля­ющийся током управления транзистора и определяемый сопротивлением R в це­пи базы транзистора Ток базы транзисто­ра протекает от зажима В через диод Д1,. электроды эмиттер — база, резистор К₀ и «массу».

Следовательно, ток возбуждения про­текает по цепи от зажима В через запи­рающий диод Д1, электроды эмиттер — коллектор транзистора, основную обмот­ку реле защиты Р3₀, зажим Щ обмотку возбуждения генератора ОВГ на «массу». Сопротивления элементов в цепи обмот­ки возбуждения незначительны, поэтому происходит возбуждение генератора

Когда напряжение генератора соответствует регулируемому, ток обмотки регулятора напряжения возрастает до значения, при котором начинает работать регулятор напряжения, т. е. якорь при­тягивается к сердечнику, и контакты замыкаются. При этом транзистор запи­рается, вследствие того, что его база соединяется контактами с «плюсом», а потенциал эмиттера ниже потенциала «плюса» на величину падения напряже­ния на запирающем диоде Д1, обуслов­ленного протеканием через диод тока.

При запирании транзистора резко па­дает ток возбуждения и в обмотке воз­буждения возникает электродвижущая си­ла самоиндукции. Ток, вызванный само­индукцией, замыкается гасящим диодом Дг_ц вследствие чего гасится перенапряже­ние на регулирующем элементе. Включив­шиеся в пень возбуждения ускоряющий резистор R_y и дополнительный резистор Я_д уменьшают напряжение генератора, якорь регулятора отходит от сердечника, размыкая контакты, и транзистор снова открывается, обеспечивая поддержание напряжения генератора на заданном уров­не (в пределах 13,2—14,0 В при установке переключателя посезонной регулировки в положение «Л» — лето).

Ток возбуждения регулируется бла­годаря автоматическому изменению со­отношения времени закрытого и откры­того состояния транзистора при высокой частоте чередования этих состояний. Устройство для защиты транзистора от коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения состоит из реле 5 защиты и разделительного диода Др. Реле за­щиты имеет три обмотки: основную (сериесную) Р3т вспомогательную РЗ_В и удерживающую РЗу, Нормально разом­кнутые контакты реле защиты включены через разделительный диод Др парал­лельно контактам регулятора напря­жения

При коротком замыкании цепи обмот­ки возбуждения на «массу» ток, идущий через основную обмотку Р3₀, увеличи­вается, а следовательно, усиливается и намагничивающая сила реле, в резуль­тате чего якорь реле притягивается к сердечнику и контакты замыкаются При этом через разделительный диод Др на ба­зу транзистора подается «плюс», тран­зистор запирается, в цепь короткого за­мыкания включаются резисторы схемы и ток короткого замыкания падает. Одно­временно через контакты реле защиты Р, получает питание удерживающая об­мотка РЗ_У, в результате чего якорь реле удерживается в притянутом состоянии. Транзистор будет заперт до тех пор, пока не будет отключен выключатель «массы» и не устранено короткое замыкание. Переключатель посезонной регулиров­ки напряжения тока представляет собой дополнительную обмотку, намотанную поверх основной обмотки регулятора на­пряжения Конец дополнительной обмот­ки через изолированную колодку присое­динен к контактному диску. Переключе­ние осуществляется контактным винтом с диском. Для установки переключателя в положение «Л» (лето) контактный винт вывертывают, а в положение «3» (зима) ввертывают. С помощью переключателя можно повышать напряжение тока, вы­рабатываемого генератором зимой, и сни­жать его летом на 0,8—1,2 В.

Рис. 1. Контактно-транзисторный реле-регулятор:

а —устройство, б — схема включения генератора и реле-регулятора в цепь;

1— основание,

2— обмотка регулятора напряжения,

3— пружина,

4— якорь регулятора

напряжения с контактом,

5—реле защиты,

6— транзистор,

8— винт подсоединения провода массы регулятора,

9 — зажим подсоединения провода обмотки возбуждения ротора генератора (B)_,10— зажим подсоединения провода фазных обмоток статора генератора (Ш), 11—переключатель(винт) посезонной регулировки напряжения тока,

12— генератор; РН —регулятр напряжения, РЗ —регулятор защиты, IIПР — переключатель посезонной регулировки,РН—основная обмотки регулятора напряжения, Р3_у, Р3₀, РЗ_В —бмотки реле защиты: удерживающая, основная и вспомогательная, Др, Д_Г, Д1 — диоды (iгасящего контура, разделительный и запирающий), ОВГ -— обмотка возбуждения ВМ— выключатель «массы», К — коллектор, Э — эмиттер, Б — база, М, В, Ш — зажимыгенератора и реле-регулятора, r₆. r_t, Ry, R_s—резисторы генератора.

Источник

Вибрационный регулятор

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Вибрационный регулятор» в других словарях:

ВИБРАЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР — автоматический регулятор, исполнительный элемент которого находится в режиме непрерывных колебаний (вибраций). Наиболее распространен вибрационный регулятор электрического напряжения, исполнительный элемент которого электромагнитное реле замыкает … Большой Энциклопедический словарь

вибрационный регулятор — автоматический регулятор, исполнительный элемент которого находится в режиме непрерывных колебаний (вибраций). Наиболее распространён вибрационный регулятор электрического напряжения, исполнительный элемент которого электромагнитное реле … … Энциклопедический словарь

ВИБРАЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР — автоматич. регулятор, исполнит. элемент к рого находится в режиме непрерывных колебаний (вибраций). Наиболее распространён В. р. электрич. напряжения, исполнит. элемент к рого электромагн. реле замыкает (при снижении напряжения) и размыкает (при… … Большой энциклопедический политехнический словарь

вибрационный регулятор (напряжения) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN vibrating armature machine regulatorvibrating contact machine… … Справочник технического переводчика

Регулятор — автоматический (от лат. regulo привожу в порядок, налаживаю), устройство (совокупность устройств), посредством которого осуществляется Регулирование автоматическое. С помощью чувствительного элемента Датчика Р. в зависимости от принципа… … Большая советская энциклопедия

вибрационный — см. вибрация; ая, ое. Вибрацио/нный регулятор. В ая болезнь (профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием вибрации на организм; проявляется в дрожании рук, тела) … Словарь многих выражений

Автомобильный генератор — Содержание 1 Устройство и общий принцип работы 2 Генераторы по … Википедия

Электровоз ВЛ19 — ВЛ19 Первый электровоз серии Основные данные … Википедия

Эфир-м (радиола) — В конструкции транзисторной радиолы «Эфир М» провзводства Челябинского радиозавода широко использованы уже имеющиеся наработки от ламповых моделей: «классический» деревянный корпус с крышкой, верньерно шкальное устройство, клавишный переключатель … Википедия

ВЛ-19 — Электровоз ВЛ19 Годы постройки 1932 1938 Страна постройки СССР Заводы Коломенский … Википедия

Источник

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Напряжение генераторов постоянного и переменного тока зависит от частоты вращения ротора, значения отдаваемого тока, магнит­ного потока возбуждения, сопротивления обмотки якоря (у гене­ратора постоянного тока) и полного сопротивления обмотки ста­тора (у генераторов переменного тока).

•Если учитывать (при грубом приближении) только основные фак­торы, то можно считать, что

Таким образом, для обеспечения постоянства напряжения гене­ратора при изменении частоты вращения ротора необходимо обратно пропорционально частоте изменять магнитный поток. Так как магнитный поток определяется силой тока возбуждения, регулирование напряжения осуществляется периодическим включе­нием в цепь возбуждения генератора и отключением из этой цепи добавочного резистора с постоянным сопротивлением. В настоя­щее время применяются вибрационные и полупроводниковые регу­ляторы напряжения.

Вибрационный регулятор напряжения. Вибрационный регулятор (рис. 18,а) имеет добавочный резистор Rд, который включается по­следовательно с обмоткой возбуждения ОВ. При замыкании контак­тов 4, один из которых неподвижен, а другой расположен на якорьке 3, добавочный резистор замкнут накоротко. Основная обмот­ка ОО регулятора, намотанная на сердечнике 5, включена на пол­ное напряжение генератора. Пружина 2 оттягивает якорек вверх, удерживая контакты в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения ОВ через контакты, якорек и ярмо 1 подключена, минуя добавочный резистор.

При неработающем генераторе в основной обмотке 00 регуля­тора тока нет и контакты под действием пружины замкнуты. С увеличением частоты вращения сила тока возбуждения генерато­ра и его напряжение растут. При этом увеличивается сила тока основной обмотки 00 регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленной величины, силы магнитного притяжения якорька к сердечнику недостаточно для преодоления силы натяжения пружины и контакты регуля­тора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения про­ходит, минуя добавочный резистор.

При дальнейшем увеличении напряжения генератора наступает такой момент, когда сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора размыкаются. Вследствие этого в цепь обмотки возбуж­дения включается добавочный резистор, и напряжение генератора резко падает.

Уменьшение напряжения приводит к уменьшению тока в обмотке регулятора напряжения и, следовательно, силы притяжения якорька к сердечнику. В результате контакты регулятора вновь замыкаются, а затем при увеличении напряжения генератора размыкаются.

Описанный процесс периодически повторяется. В результате этого возникают пульсации напряжения (рис. 18, б). Среднее значение напряжения Uср, измеряемое вольтметром, определяет регули­руемое напряжение генератора. С увеличением частоты враще­ния увеличивается время разомкнутого состояния t_р и уменьшается время замкнутого состояния t₃. Это приводит к уменьшению тока возбуждения I_B (рис. 19).

Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от силы натяжения пружины. Изменением силы натяжения пружины осуществляется регулировка напряжения генераторной установки.

Уменьшение пульсаций напряжения происходит следующим обра­зом. Пульсации напряжения генератора зависят от частоты колебаний якорька регулятора. Чтобы пульсации напряжения не оказывали влияния на работу потребителей, якорек регулятора должен колебаться с частотой не менее 30 Гц. Кроме того, с увеличением частоты колебаний якорька уменьшается износ контактов.

Частоту колебаний повышают применением специальных уско­ряющих обмоток, которые наматывают на сердечник регулятора, или ускоряющих резисторов. Наиболее часто применяют схему вибрационного регулятора напряжения с ускоряющим резистором (рис. 20). Здесь основная обмотка 00 регулятора подключается к генератору через ускоряющий резистор Rу, который включен последовательно с резистором Rд. Резистор Rу также является добавочным в цепи обмотки возбуждения генератора. Таким обра­зом, напряжение на обмотке регулятора равно разности между напряжением генератора и падением напряжения в ускоряющем резисторе.

Ускоряющее действие резистора Rу заключается в следующем.При замкнутых контактах регулятора через ускоряющий резистор походит ток только обмотки регулятора, величина которого составляет доли ампера. Напряжение, приложенное к обмотке регулятора, почти равно напряжению генератора, так как падение напряжения в ускоряющем резисторе очень незначительно.

При размыкании контактов ток возбуждения генератора, который вследствие явления самоиндукции не может изменяться скачком, в первый момент сохраняет свою величину и направление. Ток возбуждения проходит по ускоряющему резистору, что приво­дит к резкому увеличению падения напряжения на нем и резкому уменьшению напряжения на обмотке регулятора. Скачкообразное уменьшение напряжения в ос­новной обмотке 00 регулятора в момент размыкания контактов резко уменьшает в ней ток, а следовательно, и силу притя­жения якоря регулятора к се­рдечнику. Благодаря этому кон­такты быстро замыкаются вновь. В результате частота колебаний якоря увеличива­ется до 150—250 Гц и, сле­довательно, уменьшается пуль­сация напряжения. При при­менении ускоряющих устройств возникает отрицательное явление, связанное с увеличением напряжения генератора при увеличении частоты вращения ротора. Возрастание напряжения с увеличением частоты вращения ротора предотвращается при помощи выравнивающих обмоток или выравнивающих резисторов.

Для стабилизации напряжения наибольшее распространение получили схемы с выравнивающими обмотками (рис. 21).

Выравнивающую обмотку ВО включают в цепь через контакты регулятора последовательно с обмоткой возбуждения ОВ генератора. Ее наматывают на сердечник таким образом, чтобы ее магнитный по­ток противодействовал магнитному потоку основной обмотки 00 ре­гулятора. Магнитный поток, создаваемый выравнивающей обмоткой, значительно меньше магнитного потока, создаваемого основной обмоткой регулятора.

При увеличении частоты вращения ротора в результате увеличе­ния времени разомкнутого состояния контактов уменьшается сила то­ка не только в основной, но и в выравнивающей обмотке. Поэ­тому уменьшение магнитного потока, создаваемого основной об­моткой, сопровождается таким же по величине уменьшением магнит­ного потока, создаваемого выравнивающей обмоткой, и результи­рующий магнитный поток почти не изменяется. В результате размыкание контактов регулятора происходит независимо от частоты вращения ротора при напряжении, установленном регулировкой.

Рабочая температура регулятора меняется в значительных преде­лах (от -50 до +125 °С). Сопротивление основной обмотки регулятора напряжения, выполняемой из меди, изменяется от тем­пературы (возрастает на 40% при нагреве обмотки на 100 °С). Поэ­тому при повышении температуры основной обмотки уменьшается ток в ней и, следовательно, магнитный поток. В результате регулятор начинает работать при напряжении, большем того, на которое он от­регулирован.

Температурная компенсация осуществляется следующим обра­зом.

Для уменьшения влияния температуры на работу вибрацион­ного регулятора последовательно основной обмотке регулятора, которую выполняют с меньшим сопротивлением, включают доба­вочный резистор из нихрома или константана. Сопротивление этих материалов практически не* меняется от температуры. В резуль­тате суммарное изменение сопротивления цепи основной обмотки регулятора от температуры в несколько раз уменьшится. Таким образом, возрастание регулируемого напряжения составит пример­но 10% при нагреве на 100 °С. В ряде регуляторов роль термокомпенсационного резистора выполняет ускоряющий резистор.

Для более полной термокомпенсации вместе с резистором применяют биметаллическую пластину, на которой подвешивают якорек регулятора. Биметаллическая пластина имеет два слоя. Материалы слоев обладают резко отличающимися коэффициентами теплового расширения.

Биметаллическую пластину приклепывают к якорьку и закреп­ляют на ярме регулятора. При этом слой материала с малым коэф­фициентом температурного расширения обращен к сердечнику. При повышении температуры пластина изгибается и создает усилие, направленное против усилия пружины, и таким образом способствует вступлению регулятора в работу при меньшем напря­жении. Таким образом и обеспечивается температурная компенсация.

Для термокомпенсации применяют также магнитные шунты. Маг­нитный шунт МШ (см. рис. 26) представляет собой пластину из железоникелевого или иного термомагнитного сплава с магнитным сопротивлением, увеличивающимся при повышении температуры. Пластина закреплена в верхней части регулятора между сердечником и ярмом параллельно якорьку.

При повышении температуры магнитное сопротивление шунта возрастает. При низких температурах магнитное сопротивление шунта мало, и часть магнитного потока сердечника, минуя якорек, замыкается через магнитный шунт. Таким образом компенсируется изменение магнитного потока, возникающее в резуль­тате изменения сопротивления основной обмотки регулятора от температуры. Применение магнитного шунта исключает необходи­мость в термокомпенсационном резисторе и биметаллической пла­стине.

Недостатки вибрационных регуляторов состоят в следующем. Вибрирующие контакты и пружины являются основным недо­статком вибрационных регуляторов, затрудняющим их настройку и повышающим чувствительность к вибрации. В результате изменения характеристик пружин вибрационные устройства подвер­жены разрегулировкам.

Обычный вибрационный регулятор напряжения может приме­няться с генераторами, у которых сила тока возбуждения не более 1,5—1,8 А. При больших значениях силы тока значительно сокра­щается срок службы контактов.

Особенно сказываются недостатки вибрационных регуляторов при работе с генераторными установками переменного тока, у которых сила тока возбуждения значительно больше, чем у гене­раторов постоянного тока. Чтобы получить возможность использо­вать вибрационный регулятор с мощными генераторами, применя­ют следующие способы. Часто используют не один, а два регуля­тора напряжения. Для этого обмотку возбуждения генератора раз­деляют на две одинаковые по своим параметрам и параллельно включенные ветви. Сила тока каждой ветви регулируется своим регулятором. При этом сила тока, разрываемого контактами, уменьшается вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двухсту­пенчатое регулирование напряжения. Двухступенчатый регулятор напряжения имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением. Подробно работа двухступенчатого регу­лятора рассмотрена на конкретном примере. Недостатки вибрационных регуляторов вызвали в последние годы применение с мощными генераторами полупроводниковых регуляторов напряже­ния.

Полупроводниковые регуляторы напряжения. В полупроводнико­вых регуляторах сила тока возбуждения регулируется при помощи транзисторов, эмиттерноколлекторная цепь которого включена по­следовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регу­лятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкну­тые контакты). При понижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые кон­такты). В состоянии «открыт» сопротивление транзистора составляет доли ома, в состоянии «закрыт» — бесконечно большое значение. Полупроводниковые регуляторы напряжения могут выполняться контактно-транзисторными и бесконтактными.

Контактно-транзисторный регулятор (рис. 22) содержит в своей схеме вибрационное реле, управляющее транзистором Т.

Работает регулятор следующим образом. До момента достиже­ния генератором регулируемого значения напряжения U_r силы тока обмотки вибрационного реле недостаточно, чтобы контакты замкну­лись. При этом транзистор открыт, так как через него проте­кает ток базы по цепи: «плюс» генератора, переход эмиттер-база, резистор R_б, корпус генератора.

Через обмотку возбуждения ОВ в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием частоты вращения ротора. Полное отпирание тран­зистора осуществляется подбором сопротивления резистора R_б.

При достижении напряжением генератора регулируемого значе­ния ток в основной обмотке OO реле достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах потенциалы базы и эмиттера становятся равными, так как контакты шунтиру­ют переход эмиттер — база. Вследствие этого ток базы становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора.

В результате запирания транзистора ток возбуждения, под­держиваемый э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения, протекая через гасящий диод Д_r, уменьшается. При этом уменьшается напряжение генератора U_r, контакты реле размыкаются, и тран­зистор открывается. Затем процесс повторяется.

Гасящий контур, выполняемый обычно в виде диода Д_r, явля­ется обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в момент закрытого состояния транзистора и достига­ющая несколько сотен вольт, могла бы вызвать пробой коллектор­ного перехода и отказ транзистора в работе.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличива­ется срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему определяется усталостной прочностью и возможной разрегулировкой пружины. Указанный недостаток исключен в бес­контактных схемах регулирования напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения (рис. 23) содержит тран­зистор T1, который выполняет функции контактов в контактно транзисторном регуляторе. Управление транзистором T1 осуществля­ется резисторами R1, R2 и стабилитроном Д1.

При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно стабилитро­ну Д1, меньше значения, соответствующего пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом не проводит ток. следовательно, ток базы транзистора T1 равен нулю. Транзистор T1 при этом закрыт, что соответствует разомкнутому состоянию контактов, а транзистор Т2 открыт.

При достижении генератором уровня напряжения, соответ­ствующего регулируемому значению, напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном направлении резко уменьша­ется. В результате возникает ток базы транзистора T1, проте­кающий по цепи: «плюс» генератора, переход эмиттер — база тран­зистора T1, стабилитрон Д1, резистор R2, «минус» генератора. Транзистор T1 при этом открывается, что соответствует замкнутому состоянию контактов, транзистор Т2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряже­ние на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора T1. Транзистор T1 запи­рается, а транзистор Т2 переключается в открытое состояние и т. д. Соотношение сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Схемы бесконтактных регуляторов, применяемых на практике, имеют ряд дополнительных элементов, улучшающих рабочие ха­рактеристики. Назначение дополнительных элементов рассмотрено на примерах схем конкретных регуляторов.

Источник