Принципы построения систем регулирования напряжения

3.2.   Принципы построения систем регулирования напряжения

Для поддержания напряжения генераторов в заданных преде­лах в статических и динамических режимах используют регуляторы напряжения. Кроме того, регуляторы напряжения обеспечивают равномерное распределение токов между параллельно работающими генераторами постоянного тока или реактивных составляющих тока между генераторами переменного тока. Система регулирования на­пряжения (рис. 3.2) состоит из объекта регулирования ОР и регу­лятора, включающего устройства: измерительное ИзУ, задающее ЗУ, сравнивающее СУ, усилительное УУ, исполнительное ИУ и корректирующее КУ. В ряде регуляторов некоторые из этих эле­ментов отсутствуют, а некоторые объединены.

Рис. 3.2. Функциональная схема системы регулирования напряжения.

Управляемым объектом является генератор постоянного тока или синхронный генератор. Напряжение объекта регулирует управля­ющий орган, представляющий собой часть объекта — обмотку воз­буждения генератора или обмотку возбуждения возбудителя. В не­которых регуляторах измерительное устройство — преобразова­тель регулируемой величины в величину иной физической природы, удобной для дальнейшего использования. Характерным свойством ИзУ является весьма малое потребление энергии. Это значит, что оно практически не оказывает влияния на состояние регули­руемого объекта, т. е. на значе­ние регулируемой величины.

Задающее устройство слу­жит для установления необхо­димого значения регулируемой величины. Как и ИзУ, оно часто является преобразователем. Величина на выходе ЗУ долж­на быть одинаковой физической природы с величиной на выходе ИзУ. Сравнивающее устройство выявляет отклонения регулируемой величин от заданного значения (сигнал ошибки).

Усилительное устройство предназначено для усиления мощности сигналов ошибки, оно управляет энергией,  поступающей от посто­роннего источника.   В регуляторах  напряжения  широко  используются магнитные и электронные усилители. Исполнительное устройство осуществляет   воздействие   на   управляющий   орган   объекта, наименование  регулятора  определяется   по  исполнительному   устройству, включаемому последовательно с обмоткой возбуждения генератора или возбудителя. Корректирующие устройства предназначены для повышения устойчивости и точности процесса   регулирования, а также для формирования управляющих   воздействий зависящих от возмущений, на объект, что позволяет существенно улучшить, динамические свойства.

Для стабилизации напряжения авиационных генераторов чаше используют принцип регулирования  по отклонению или так называемый комбинированный принцип, состоящий в том,  что в сис­теме одновременно используют принципы регулирования по откло­нению и возмущению. В комбинированной системе регулирования, как   правило,   измеряется   одно   возмущающее   воздействие — ток нагрузки.

По способу формировании сигнала управления, т. е. в зависимости от характера воздействия на обмотку возбуждения   регуляторы напряжения можно подразделить на непрерывные и дискретные.

В регуляторах напряжения непрерывного действия управляющее воздействие, обычно пропорциональное сигналу ошибки, представляет собой непрерывную функцию. К таким регуляторам относятся все угольные регуляторы и некоторые регуляторы напряжения на магнитных усилителях. В регуляторах напряжения дискретного действия управляющее воздействие зависит от отдельных дискретных значений сигнала ошибки. Дискретизация сигнала ошибки состоит в замене непрерывного сигнала теми или иными дискретными значениями и может быть осуществлена по времени, по уровню либо по времени и уровню. В соответствии со способом дискретизации (способом квантования) различают три вида регуляторов напряжения дискретного действия: импульсные, релейные и цифровые.

В импульсных регуляторах управляющее воздействие представляет собой последовательность импульсов, параметры которых пропорциональны значениям сигнала ошибки в фиксированные дискретные моменты времени. Если таким параметром является амплитуда, то регулятор называется амплитудно-импульсным, если длительность сигнала — то широтно-импульсным, если фаза — то фазоимпульсным. Для релейных регуляторов напряжения управляющее воздействие представляет собой ступенчатую функцию, высоты ступеней которой пропорциональны фиксированным значениям сигнала управления в произвольные моменты времени. В импульсных и релейных регуляторах используются полупроводниковые элементы и магнитные усилители.

В цифровых регуляторах управляющее воздействие представля­ет собой последовательность импульсов или ступенчатую функцию. Амплитуды импульсов или высоты ступенек зависят от фиксирован­ных значений, ближайших к произвольным значениям сигнала ошиб­ки в дискретные фиксированные моменты времени. Цифровой регу­лятор представляет собой специализированную ЦВМ или микропро­цессор.