Тиристорные регуляторы напряжения

Тиристорные регуляторы напряжения

Тиристорные регуляторы напряжения относятся к классу фазо-импульсных регуляторов и предназначены для регулирования на­пряжения синхронного генератора (рис. 3.14). Регулятор состоит из измерительного устройства ИУ, фазосдвигающего устройства ФСУ, формирователей импульсов ФИ, усилителя мощности У, ста­билизирующего контура СК. Объект регулирования — синхрон­ный генератор СГ. Регулирование напряжения СГ осуществляется воздействием на ток возбуждения возбудителя В путем фазового управления тиристорами: тиристоры, включенные в цепь синусои­дального напряжения, периодически отпираются кратковременны­ми управляющими импульсами, синхронизованными с напряжени­ем питания.

Измерительный элемент регулятора выполнен по мостовой схе­ме с электрическим эталоном на стабилитронах VD1, VD2 и резис­торах R1, R2 (рис. 3.15) с подпиткой от подвозбудителя ПВ. Прин­цип действия измерительного элемента описан в § 3.2. Настраива­ют регулятор на заданное значение напряжения, поддерживаемое в системе с помощью резистора R_P.

Угол отпирания в зависимости от отклонения регулируемого на­пряжения от эталонного формируется в трехфазном фазосдвигающем устройстве ФСУ (рис. 3.16, а). Выходное сопротивление тран­зистора VT1. зависящее от выходного напряжения измерительного элемента, играет роль управляемого сопротивления R_T. Если ди­агональ фазосдвигающего моста не нагружена, то очевидно, что при изменении сопротивления R_T сумма падений напряжении в плечах будет равна напряжению питания моста.

При этом вектор падения напряжения u_r на активном плече R_T будет совпадать с вектором тока в цепи, а вектор падения напря­жения  на реактивном (емкостном) сопротивлении Х_с отставать от него на 90° (рис. 3.16, б). Геометрическим местом точек конца вектора U _вых является окружность с диаметром U _бо. Следователь­но, сизменением сопротивления  R_T  угол α будет изменяться от 0 до 180°. Модуль |U _вых| во всем диапазоне изменения остается постоян­ным. Из векторной диаграммы следует, что при изменении напряже­ния на базе транзистора VT1 от минимального до максимального значения, т. е. при переходе от режима работы транзистора, соот­ветствующего режиму отсечки, к режиму, соответствующему режи­му насыщения, рабочая точка к перемещается от точки б к точке о. и при этом фаза выходного напряжения изменяется на 180°.

Так как

то

где k — коэффициент пропорциональности; α — угол сдвига фаз между вы­ходным и входным напряжениями.

Рис. 3.14. Функциональная схема тиристорного регулятора напряжения

Рис. 3.15. Принципиальная электрическая схема тнристорного регулятора на­пряжения

Рис. 3.16. Фазосдвигающее устройство;

а — принципиальная схема в однофазном исполнении; б — векторная диаграмма

Угол φ является внешним по отношению к углу α, а следователь­но, α -= 2φ. При этом

а  

Зависимость сопротивления R_T от напряжения на базе транзистора U_бэ определяется видом его статических характеристик. При больших значениях U_бэ → R_T ≠ 0; 2φ = 180°, вводные и выход­ные напряжения совпадают по фазе. При малых значениях U_бэ → R_T ≈ ∞; 2φ = 0, напряжения находятся в противофазе. При промежу­точных значениях сопротивления R_T выходное напряжение отстает от входного на угол α.= 2 arctg Х_с /R_T

Сигналы на управляющие электроды тиристоров подаются с фор­мирователя импульсов ФИ, состоящего из модулятора и формирую­щего устройства. Модулятор собран на составном транзисторе VT2 (см. рис. 3.15). На вход модулятора (на базу транзистора) подается напряжение с одного из выходов фазосдвигающего устройства, а питание цепи коллектор-эмиттер осуществляется от трансформато­ра Т4, к которому подводится то же линейное напряжение U_бo , что и к входу фазосдвигающего устройства. Следовательно, напря­жение на базе транзистора VT2 сдвинуто на некоторый угол  α от­носительно напряжения на транзисторе (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Изменения напряжения в модуляторе и формирующем устройстве