Угольные регуляторы напряжения
Принцип действия их основан на изменении сопротивления rс угольного столба, включенного в обмотку возбуждения, набранного из тонких угольных шайб. Сопротивление столба складывается из сопротивления самих шайб rш и переходного сопротивления rп множества точек соприкосновения поверхностей шайб. При этом rп > rш и, следовательно, rс≈rп. Переходное сопротивление зависит от силы. сжимающей столб: с увеличением силы сжатия (в пределах упругой деформации столба) число точек соприкосновения увеличивается, а сопротивление столба уменьшается.
Угольный столб 1 (рис. 3.19) включен последовательно с обмоткой возбуждения генератора ωв. Сила сжатия угольного столба обусловлена взаимодействием трех сил: силы сжатия Fп пружины 4, силы, Fэ электромагнита 3, стремящейся уменьшить силу сжатия пружины, и силы Fp.c — реакции угольного столба. В дальнейшем для упрощения будем считать, что на якорь 2 электромагнита действуют, две силы: механическая Fм = Fп — Fp.c и электромагнитная Fэ
Электромагнитная сила зависит от результирующей м. д. с. обмоток, расположенных на сердечнике электромагнита: рабочей обмотки ωр, подключенной через регулируемый добавочный резистор Rр к шинам генератора: уравнительной обмотки ωур, предназначенной для равномерного распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами; обмотки температурной компенсации ωт.к и его ряда обмоток, предназначенных для повышения точности стабилизации напряжения.
Регулирование напряжения угольным регулятором осуществляется следующим образом. При отсутствии напряжения генератора угольный столб сжат пружиной (сжатие уравновешивается только реакцией столба) и сопротивление его минимально. Следовательно, генератор возбуждается при минимальном сопротивлении цепи возбуждения. По мере увеличения напряжения генератора увеличивается ток в обмотке электромагнита.
Рис. 3.19, Принципиальная схема угольного регулятора напряжения
Электромагнитная сила также возрастает и, оказываясь больше противодействующей механической силы, вызывает перемещение якоря 2 в направлении к сердечнику электромагнита. Электромагнитная сила при этом еще больше увеличивается. Давление якоря на угольный столб уменьшается, сопротивление его растет, ток возбуждения снижается и напряжение стремится к заданному значению, которое соответствует равновесию сил, действующих на якорь. Механическая сила Fм при перемещении якоря к сердечнику также увеличивается, так как увеличивается упругая сила пружины Fп, хотя сила реакции угольного столба Fp.с уменьшается.
Перемещение якоря закончится тогда, когда установится равновесие сил, действующих на якорь, т. е. Fэ = Fм. Регулятор напряжения настраивают так, чтобы равновесие сил наступило при определенном значении напряжения. В процессе эксплуатации регулятор настраивают на заданное значение регулируемого напряжения с помощью регулируемого резистора Rр. Он выполняется в виде отдельного реостата и называется выносным сопротивлением.
При неподвижном якоре электромагнита в установившемся состоянии Fэ = Fм. Сила электромагнита Fэ зависит от положения якоря (координаты х, за начало отсчета которой выбрано положение якоря при Fэ = 0) и тока iэ в обмотке электромагнита (рис. 3.20) Механическая сила Fм зависит только от положения якоря: Fм = Fм (x). В зависимости от взаимного расположения характеристик Fм (х) и Fэ(x, iэ) различают три вида настройки регулятора.
Рис. 3.20. Характеристика сил, действующих на якорь электромагнита
Настройка с положительным статизмом (рис. 3.21, а). В этом случае наклон механической характеристики больше наклона электромеханических характеристик. Каждому значению тока в рабочей обмотке электромагнита iэ1,а следовательно, и каждому значению напряжения генератора соответствует лишь одна точка пересечения электромеханической и механической характеристик (точка А при положении якоря х =x1), определяющая положение равновесия сил, так как U1 = rэ∑iэ1, где rэ∑ — общее сопротивление цепи, в которую включена рабочая обмотка.
При нарушении равновесия (Fэ1 = Fм1), например при увеличении напряжения до Uз > U1 вследствие отключения нагрузки, рабочая точка А перемещается на электромеханическую характеристику, соответствующую U3 = iэзrэ∑ , в точку Б, так как якорь не успевает изменить свое положение. Вследствие разности сил Fэз — Fм1 якорь начинает двигаться, перемещаясь в сторону сердечника - электромагнита, сопротивление угольного столба возрастает ток, возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Рабочая точка перемещается вправо до тех пор, пока не будет достигнуто новое положение равновесия (точка В), соответствующее току электромагнита iэ1(Fэ1 = Fм1, х =x2).
Рис. 3.21. Механические и электромагнитные характеристики регулятора напряжения при настройке:
а—с положительным статизмом: б—с отрицательным статизмом; в—при астатической настройке
Рис. 3.22. Внешние характеристики генератора с регулятором напряжения
Таким образом, при настройке регулятора с положительным статизмом снижение нагрузки приводит к увеличению напряжения. Внешняя характеристика генератора при такой нагрузке, показанная на рис. 3.22 (кривая 7), имеет падающий характер.
Настройка с отрицательным статизмом (см. рис. 3.21, б). При такой настройке наклон механической характеристики меньше наклона электромеханических характеристик. Проводя аналогичные рассуждения, можно заметить, что с уменьшением нагрузки регулируемое напряжение уменьшится. Внешняя характеристика генератора с регулятором, настроенным с отрицательным статизмом, имеет восходящий характер (рис. 3.22, кривая 2).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
