Po pierwsze, musimy ograniczyć zakres dyskusji, aby uniknąć nieprecyzyjności. Omawiany tutaj generator odnosi się do bezszczotkowego, trójfazowego generatora synchronicznego prądu przemiennego, zwanego dalej jedynie „generatorem”.
Tego typu generator składa się z co najmniej trzech głównych części, o których mowa będzie w dalszej części:
Główny generator dzieli się na stojan główny i wirnik główny; Wirnik główny wytwarza pole magnetyczne, a stojan główny generuje energię elektryczną zasilającą obciążenie; Wzbudnica dzieli się na stojan i wirnik; Stojan wzbudnicy wytwarza pole magnetyczne, wirnik generuje energię elektryczną, a po wyprostowaniu przez obracający się komutator dostarcza energię do wirnika głównego; Automatyczny regulator napięcia (AVR) wykrywa napięcie wyjściowe głównego generatora, steruje prądem cewki stojana wzbudnicy i realizuje cel stabilizacji napięcia wyjściowego głównego stojana.
Opis działania stabilizacji napięcia AVR
Celem działania regulatora AVR jest utrzymanie stabilnego napięcia wyjściowego generatora, co potocznie nazywa się „stabilizatorem napięcia”.
Jego działanie polega na zwiększeniu prądu stojana wzbudnicy, gdy napięcie wyjściowe generatora jest niższe od wartości zadanej, co jest równoważne ze zwiększeniem prądu wzbudzenia wirnika głównego, powodując wzrost napięcia głównego generatora do wartości zadanej; przeciwnie, zmniejsza prąd wzbudzenia i pozwala na obniżenie napięcia; jeśli napięcie wyjściowe generatora jest równe wartości zadanej, regulator AVR utrzymuje istniejącą moc wyjściową bez regulacji.
Ponadto, biorąc pod uwagę zależność fazową między prądem i napięciem, obciążenia prądu przemiennego można podzielić na trzy kategorie:
Obciążenie rezystancyjne, w którym prąd jest w fazie z przyłożonym napięciem; Obciążenie indukcyjne, w którym faza prądu jest opóźniona w stosunku do napięcia; Obciążenie pojemnościowe, w którym faza prądu wyprzedza napięcie. Porównanie tych trzech charakterystyk obciążenia pomaga nam lepiej zrozumieć obciążenia pojemnościowe.
W przypadku obciążeń rezystancyjnych, im większe obciążenie, tym większego prądu wzbudzenia wymaga wirnik główny (w celu ustabilizowania napięcia wyjściowego generatora).
W dalszej dyskusji będziemy używać prądu wzbudzenia wymaganego dla obciążeń rezystancyjnych jako standardu odniesienia, co oznacza, że większe obciążenia nazywamy większymi; my nazywamy je mniejszymi od nich.
Gdy obciążenie generatora ma charakter indukcyjny, wirnik główny będzie wymagał większego prądu wzbudzenia, aby generator mógł utrzymać stabilne napięcie wyjściowe.
Obciążenie pojemnościowe
Gdy generator napotyka obciążenie pojemnościowe, prąd wzbudzenia wymagany przez główny wirnik jest mniejszy, co oznacza, że prąd wzbudzenia musi zostać zmniejszony w celu ustabilizowania napięcia wyjściowego generatora.
Dlaczego tak się stało?
Należy jednak pamiętać, że prąd w obciążeniu pojemnościowym wyprzedza napięcie, a te prądy wyprzedzające (płynące przez główny stojan) generują prąd indukowany w wirniku głównym, który nakłada się dodatnio na prąd wzbudzenia, wzmacniając pole magnetyczne wirnika głównego. Dlatego prąd z wzbudnika musi zostać zmniejszony, aby utrzymać stabilne napięcie wyjściowe generatora.
Im większe obciążenie pojemnościowe, tym mniejsza moc wyjściowa wzbudnika. Gdy obciążenie pojemnościowe wzrośnie do pewnego poziomu, moc wyjściowa wzbudnika musi zostać zredukowana do zera. Moc wyjściowa wzbudnika wynosi zero, co stanowi granicę możliwości generatora. W tym momencie napięcie wyjściowe generatora nie będzie samostabilne, a ten typ zasilania nie jest odpowiedni. To ograniczenie jest również znane jako „ograniczenie niedowzbudzenia”.
Generator może przyjąć tylko ograniczoną obciążalność. (Oczywiście w przypadku konkretnego generatora istnieją również ograniczenia dotyczące wielkości obciążeń rezystancyjnych lub indukcyjnych.)
Jeśli projekt jest obciążony obciążeniami pojemnościowymi, można zastosować źródła zasilania IT o mniejszej pojemności na kilowat lub zastosować cewki indukcyjne do kompensacji. Nie należy dopuszczać do pracy agregatu prądotwórczego w pobliżu granicy „niedowzbudzenia”.
Czas publikacji: 07.09.2023
