Системы автоматического регулирования напряжения (САРН) генератора

Принципы построения САРН

Напряжение генератора

U_г = E – I_яR_я или U_г = c_еnФ – I_яR_я, (3.1)

где Е – э.д.с генератора;

I_я, R_я – соответственно ток и сопротивление обмотки якоря;

с_е – постоянная генератора;

n – частота вращения якоря;

Ф – магнитный поток в машине.

Из формул (3.1) видно, что стабилизацию напряжения генератора можно осуществлять, только изменяя магнитный поток Ф, т.е. изменяя величину тока возбуждения I_в.

В САРН генератора регулирование напряжения осуществляется по принципу регулирования по ошибке. При всяком отклонении напряжения генератора U от заданного значения U_зад регулятор изменяет напряжение таким образом, чтобы свести ошибку ∆ = U – U_зад к минимуму (∆U = U – U_зад → min).

В процессе регулирования на вход регулятора поступают два сигнала: задающий U_зад и обратной связи с выхода генератора U. Задающий сигнал образуется задающим устройством в виде механической (усилие пружины) или электрической (напряжение) величины и называется «уставкой» регулятора. В процессе работы сигнал U_зад остается постоянным, но при необходимости может быть изменен. Эта операция называется «настройкой» регулятора.

Диапазоны регулирования напряжения

Регулирование напряжения генератора может осуществляться в определенных пределах изменения частоты вращения якоря (ротора), тока возбуждения и тока нагрузки.

Регулирование напряжения генератора происходит в диапазоне частот вращения от n_min до n_max, которые определяются возможностью самовозбуждения генератора, механической прочностью якоря (ротора) и условиями коммутации. Для вагонных генераторов с приводом от оси колесной пары отношение n_max⁄n_min=4÷4,5. Пределы изменения тока возбуждения I_в определяются по характеристикам генератора – регулировочной, скоростной регулировочной и холостого хода. Наибольший ток возбуждения I_{в max} определяется при минимальной частоте вращения n_min и номинальном токе нагрузки I_ном, а минимальный I_{в min} – при максимальной частоте вращения n_max и холостом ходе. Коэффициент регулирования по току возбуждения Кi = I_{в max}⁄I_min для вагонных генераторов равен 12÷15. Предельные значения тока нагрузки определяются по внешней характеристике генератора. Для вагонных генераторов изменение тока нагрузки, в пределах которого происходит регулирование напряжения генератора, колеблется от (1÷1,1)I_ном до (2÷4)I_ном.