Системы автоматического регулирования напряжения якоря электромашинного генератора постоянного тока с релейными регуляторами

Автономные электромашинные генераторы постоянного тока лучше всего работают на неизменную или плавно меняющуюся нагрузку. Любое ступенчатое изменение тока нагрузки сопровождается переходным процессом, вызванным энергией накопленной в индуктивности обмотки якоря, а она существенна. В импульсе напряжение может в несколько раз превышать номинальное. Большая постоянная времени шунтовой обмотки возбуждения так же не способствует улучшению динамики электромашинного генератора, не позволяя изменить магнитное поле быстро.

Та же индуктивность является причиной затруднений при построении системы автоматического регулирования напряжения якоря. Так, например, классической системе управления релейного действия требуется два информационных сигнала – выходная координата (напряжение на нагрузке) и её производная. Для переключения реле необходимо составить их суперпозицию. Существует распространенное схемотехническое решение этой задачи – последовательно с конденсатором фильтра устанавливают небольшое активное сопротивление (падение напряжение на нем пропорционально току конденсатора, а ток есть производная напряжения). К сожалению, индуктивность якоря вносит дополнительный фазовый сдвиг в информационный сигнал. Реле переключается позже, чем требуется. Амплитуда пульсаций увеличивается.

Поскольку напряжение на индуктивности опережает ток на 90° – это можно использовать для исправления ситуации. Поступают следующим образом. Между выводами генератора и емкостным фильтром (RкCф-цепью) включают дополнительную индуктивность с двумя обмотками. Одна обмотка – силовая (рассчитана на протекание тока нагрузки и на её активном сопротивлении будет некоторое падение напряжения). Другая – наматывается тонким проводом и предназначена для фиксирования электродвижущей силы с целью составления сигнала обратной связи. Один вывод этой обмотки подключают к RкCф-фильтру (к напряжению на нагрузке). Другой – к главному сумматору САР. Представленные на чертежах 1 и 2 модели не учитывают описанных тонкостей реализации, но соответствуют сказанному.

САР напряжения якоря ГПТ с независимым возбуждением и с возможностью реверса направления магнитного поля

...

Чертеж 1

САР напряжения якоря ГПТ с самовозбуждением

Запуск ГПТ с самовозбуждением возможен при наличии остаточного магнитного потока. Модель МПТ на чертеже 2 модифицирована. Добавлен блок limit ограничивающий минимальную величину приведенного магнитного потока на уровне 10 %.

Для регулировки тока возбуждения используется реле, зашунтированное сопротивлением от 100 до 200 Ом. Номинал этого резистора подбирают так, чтобы время включенного и выключенного состояния реле были приближённо равными (величина задающего сигнала и нагрузки почти не влияют на скважность).

Чертеж 2

25.01.2009