Силовом выпрямителе генератора типа TUR

В основу работы регулятора (рис. 1.6) положен принцип регулирования по отклонению регули­руемой величины. Регулирующим органом является управляемый полупро­водниковый выпрямитель, напряжение на выходе которого изменяется в ши­роких пределах в зависимости от угла a регулирования тринистором. Напря­жение на выходе этого регулятора поддерживается постоянным со статиче­ской погрешностью, не превышающей ±1,7 % при изменении нагрузки от нуля до номинальной, коэффициенте мощности от 0,6 до 1,0. Время переходного процесса при набросе нагрузки 30 % не превышает 0,2 с.

Схему регулятора можно представить в виде отдельных функциональ­ных блоков. Блок управляемого выпрямителя, питающий обмотку возбужде­ния генератора и изменяющий свое напряжение на выходе при изменении на­пряжения на выходе генератора, собран по однофазной мостовой схеме на двух полупроводниковых диодах В1 и В2 и двух тринисторах Т1 и Т2. На вход этого моста подается фазное напряжение с выхода генератора, для полу­чения такого напряжения за корпус генератора выведена нулевая точка. На­пряжение с выпрямительного моста подается на обмотку возбуждения генера­тора (ОВГ). Кроме выпрямителей в этот блок входят дроссели Др3 (не пропус­кает высшие гармоники на ГРЩ, которые образуются при работе три­нистора), Др4 и Др5 (улучшают форму сигнала на управляющем электроде тринистора); цепи RС (защищают анодную цепь тринистора от сигнала крутого фронта), диоды Д7 и Д8 (не пропускают отрицательный по­тенциал на управляющий электрод тринистора, который может вызвать раз­рушение прибора), предохранители Пр1 и Пр2 и токовое реле Р.

Блок формирования управляющих импульсов (система импульсно-фазо­вого управления СИФУ тринисторами) вырабатывает импульсы, поступаю­щие на управляющие электроды тринисторов Т1 и Т2 с определенной задерж­кой, на которую влияет отклонение напряжения генератора от номинального значения. Эти импульсы вырабатываются двумя самовозбуждающимися бло­кинг-генераторами, выполненными на транзисторах ПП1 и ПП2.

В цепи кол­лектора обоих транзисторов включены первичные обмотки импульсных трансформаторов ТрИ1 и ТрИ2. При открытии транзистора ПП1 или ПП2 во вторичной выходной обмотке импульсного трансформатора ТрИ1 или ТрИ2 возникает импульс, который через диод Д3 или Д4 подается на управляющий электрод соответствующего тринистора. Базовые обмотки импульсных транс­форматоров осуществляют через резисторы R12 и R13 обратную положитель­ную связь. Вторая вторичная обмотка импульсных трансформаторов подсое­динена к аноду и управляющему электроду тринисторов.

Питание коллекторных цепей блокинг-генераторов осуществляется от вторич­ных полуобмоток трансформатора ТрН3 через однополупериодный выпрямитель на диодах В3 и В4. Напряжение пробоя стабилитронов Ст3 и Ст4 равно двадцатой части от амплитуды напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора. Поэтому форма напряжения питания блокинг-гене­ратора приближается к прямоугольной форме, что улучшает форму сигнала на выходе блокинг-генератора. Транзисторы ПП1 и ПП2 открываются в том слу­чае, когда на их базы подается отрицательное напряжение с резисторов R8 и R9.

Блок измерения напряжения генератора обеспечивает получение посто­янного напряжения, пропорционального отклонению напряжения гене­ратора от номинального. Сигнал, снимаемый с этого блока, влияет на момент выдачи блокинг-генератором импульса, который открывает тринистор, т.е. на угол открытия тринистора.

Рассмотрим работу измерительного блока. Трехфазное напряжение че­рез понижающий трансформатор ТрН2 подводится на выпрямитель ВП2. Причем этот трансформатор имеет две вторичные обмотки: одну, собранную по схеме звезда, вторую – по схеме треугольник. Напряжения выходов звезды и треугольника дадут сдвиг по фазе 30⁰. При такой схеме сложение напряже­ний после трехфазных выпрямителей даст уменьшение пульсаций. Оставшие­ся высшие гармоники будут погашены дросселем Др1.

Нагрузкой выпрямителя является мост, состоящий из резисторов R6 и R7 и стабилитронов Ст1 и Ст2. Стабилитроны выполняют роль нелинейных элементов. На рис. 1.6, д показаны вольт-амперные характеристики резисто­ров и стабилитронов. Эти характеристики подобраны таким образом, что при номинальном напряжении на выходе генератора мост находится в равновесии – в точке пере­сечения этих характеристик, следовательно, сопротивление стабилитрона равно сопротивлению резистора, мост находится в равновесии и напряжение на выходе моста равно нулю.

При увеличении напряжения на выходе генера­тора от номинального сопротивление стабилитрона становится меньше, чем сопротивление резистора, а при уменьшении напряжения генератора по отно­шению к номинальному сопротивление стабилитрона становится больше сопротив­ления резистора. И в том и в другом случае равновесие моста нару­шается, и на выходе моста появится напряжение постоянного тока, но поляр­ность напряжения будет разная. Резистор R2 позволяет изменять уставку напряжения генератора.

Блок параллельной работы или блок распределения реактивной нагруз­ки действует только при параллельной работе генераторов, осуществляя рас­пределение реактивной нагрузки между ними. В блок входят трансформатор напряжения ТрН1, трансформатор тока ТрТ, выпрямитель ВП1, резисторы R4 и R5.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в тот линейный провод, к которому не подсоединяется обмотка напряжения этого блока. При выполнении этого условия векторная диаграмма напряжений вторичных об­моток будет иметь вид, представленный на рис.1.6, е. Напряжение на входе моста ВП1 определится по второму закону Кирхгофа как сумма напряжения, снимаемого с потенциометра R1 (IR1), и напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора напряжения (U_AB).

Из векторной диаграммы видно, что с увеличением угла j напряжение на входе и выходе моста увели­чивается. Активная нагрузка между генераторами распределяется поровну ре­гуляторами частоты. Поэтому разный угол j у параллельно работающих гене­раторов будет свидетельствовать о неравномерной нагрузки их реактивными мощностями.

Генератор, который на себя возьмет больше реактивной мощно­сти, будет иметь больше угол сдвига между током и напряжением, т.е. больше угол j . И напряжение на выходе моста ВП1 у него будет больше. Выходы этих мостов у параллельно работающих генераторов соединены между собой через блок-контакты силового автомата и резистору R5 на встречную поляр­ность. Поэтому по уравнительному проводу и резистору R5 пойдет ток. Направ­ление этого тока будет зависеть от того, у какого генератора больше нагрузка.

Напряжение, снимаемое с резистора R5, будет сигналом, который в итоге по­влияет на угол открытия тринистора в силовом выпрямителе в цепи возбуж­дения генератора и сделает равными реактивные токи генераторов.

Работу схемы при регулировании тока возбуждения генератора рассмот­рим на примере управления тринистора Т1. Управление тринистором Т2 про­исходит аналогично для другой половины периода напряжения. При номинальном напря­жении на выходе генератора и равномерной нагрузке по реактивной мощно­сти на вход блокинг-генератора будет подана синусоида, снимаемая с рези­стора R8 и сдвинутая относительно напряжения на входе силового выпрями­теля на угол, близкий к 90⁰, благодаря дросселю Др2. Блокинг-генератор вы­даст импульс на открытие тринистора в момент, когда на базе транзистора появится минус относительно эмиттера транзистора ПП1. А это произойдет в тот момент, когда синусоида пересечет ось времени. Из графиков на рис. 1.6, б, в, г видно, что угол открытия тринистора в этом случае равен 90⁰.

Если напряжение на выходе генератора уменьшится по отношению к номи­нальному или этот генератор возьмет на себя меньше реактивной мощности, чем генератор, параллельно с ним работающий, то на выходе измерительного элемента (рис. 1.6, в, г) или на резисторе R5 появится отрицательное постоянное на­пряжение, которое сложится с синусоидой и поступит на вход блокинг-гене­ратора.

На графике рис. 1.6, г синусоида опустится на величину этой постоян­ной составляющей, и угол открытия тринистора уменьшится, а ток в цепи возбуждения генератора возрастет. Напряжение стабилизируется, реактивные мощности между генераторами выравниваются.

Если напряжение на выходе генератора увеличится или генератор возь­мет на себя больше реактивной мощности, чем другой генератор, то напряжения с измерительного элемента и с резистора R5 будут положительными по отношению к базе транзистора ПП1, и синусоида на графике поднимется вверх. Угол откры­тия тринистора увеличится, а ток возбуждения генератора уменьшится. На­пряжение стабилизируется, и реактивные мощности у параллельно работаю­щих генераторов станут равными.

В этой системе уставку генератора можно изменить с помощью резисто­ра R2 , а статизм – с помощью потенциометра R1.