В процессе работы генератора величины n и Iя могут изменяться в довольно

в довольно широких пределах из-за изменения скорости вращения авиадвигателя и

величины тока нагрузки. Следовательно, напряжение на зажимах генератора также будет изменяться в широких пределах.

Тема №2. Регулирование напряжения авиационных генераторов

2.1. Необходимость регулирования напряжения авиационных генераторов

Из теории авиационных электрических машин известно, что уравнение генератора постоянного тока имеет вид:

всем диапазоне скоростей вращения авиадвигателя и изменении тока нагрузки от

нуля до номинального. Как следует из уравнения генератора постоянного тока

добиться этого можно соответствующим изменением магнитного потока Ф.

параметрам качества ЭЭ подробно изложены в ГОСТ Р 54073-2010 «Системы

электроснабжения самолетов и вертолетов. Требования к качеству электроэнергии».
Согласно ГОСТ предельно допустимые значения отклонений напряжений при нормальном и частичном режимах работы СЭС приняты при условии внезапных изменений нагрузки от 10% до 160% номинальной мощности системы.

0,10
1,0
80
60
40
20
0
4
10,0

t,с

3

2

1

U, В

тока :

i-й гармоник напряжения; - коэффициенту гармоник - отношению действующих значений i-й

и первой гармоник напряжения:

Оценка искажений формы кривой напряжения переменного тока согласно ГОСТу 19705-89 проводится по следующим показателям: - коэффициенту искажения формы кривой напряжения в установившемся режиме:

напряжения Приведенные выше показатели не должны превышать соответственно: kф

 0,15

величине постоянной составляющей напряжения Uо ; - коэффициенту амплитуды:

среднее значения напряжения постоянного тока. Коэффициент пульсаций напряжения постоянного тока не

должен превышать kп<7,4%.

Для оценки пульсаций напряжения постоянного тока, т.е. разности между максимальным и минимальным значениями переменной составляющей напряжения в установившемся режиме, используют коэффициент пульсации, равный:

по следующим принципам: - по отклонению; - по возмущению; - комбинированнный способ. На рисунке

представлена структурная схема системы регулирования напряжения «по отклонению»:

ИО

У

СЧ

Г

ОС

U

IB

кΔU

ΔU=U-Uэ

U

Uэ

напряжения «по возмущению» (токового компаундирования):
ωв
В
Т
А
В
С
Системы регулирования напряжения, объединяющие оба выше

приведенных способа регулирования называются «комбинированными».

измерительных органов на стабилитронах и их выходные характеристики:

органа серийные регуляторы делятся на: - угольные; - на магнитных усилителях; -

транзисторные; - тиристорные.

РН-180:
1 - сердечник; 2 - якорь; 3 - угольный столб;

4 - корпус регулятора; 5 - шпилька; 6 - втулка; 7 - контакт; 8 - колпак; 9 - штепсельный разъем; 10 - сопротивление ПЭВ-20-24; 11 - сопротивление ПЭВ-2,5-75-1; 12 - подстроечный реостат РС-25; 13 - кожух; 14 - фланец; 15 - подставка; 16 - амортизатор; 17 - основание; 18 - шайба; 19 - теплоизолирующий экран; 20 - фасонное кольцо; 21 - корпус электромагнита; 22 - катушка

угольного столба, набранного из тонких угольных шайб, при изменении силы

его сжатия (см. рис.).

rс

rмакс

rмин

0

F2

F1

F

угольный столб; 2 – подвижный якорь; 3 – электромагнит с

обмоткой Wэ;
4 - пружина; Fэ – сила электромагнита; Fп – сила пружины; Fр – сила реакции угольного столба; Rр – регулировочное сопротивление.

второго каскада усиления
IУ2
IВВ
F
F
Fу1
Fу2
Fсм
0
0
а
б)
IУ2
IВВ
IУ2'
Fу1'
Fу2'
IВВ'

и предназначены для использования в системах электроснабжения переменного тока с

бесконтактными генераторами серии ГТ:

В

ИО

ФСУ

ФИ

УМ

от ИРМ

u

ΔU

C

Uвых

iв

u

Г

Регулируемое напряжение u, выпрямленное выпрямителем В, поступает на вход измерительного органа ИО, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разности регулируемого и эталонного напряжения: U = u-uэ.

сигналов, поступающих от измерительного органа и блока измерения реактивной мощности

ИРМ. При одиночной работе канала сигнал от блока ИРМ равен нулю.

Результирующий сигнал управления поступает на вход фазосдвигающего устройства ФСУ, осуществляющего сдвиг фазы его выходного напряжения uфсу на угол γ по отношению фазы напряжения подвозбудителя uпв. Величина угла γ определяется величиной сигнала управления ФСУ:

формирователя импульсов ФИ, начало следования которых определяется углом γ. Эти

импульсы управляют работой усилителя мощности УМ.
Таким образом, величина напряжения на обмотке возбуждения генератора (возбудителя) при фазоимпульсном регулировании будет определяться выражением:

где Um - амплитудная величина напряжения питания;
γ - угол открытия тиристора.

Измерительный орган регулятора выполнен по мостовой схеме, плечами которого служат

резисторы R2, R5 и стабилитроны V8, V9. Он включен на среднее напряжение фаз генератора через однополупериодный выпрямитель, собранный на диодах V10...V12. На резисторах R3, R4 измерительного органа происходит суммирование сигналов от ИРМ и гибкой обратной связи по току возбуждения возбудителя (трансформатор Т5).

Оно включает в свой состав конденсаторы C1, С2 и СЗ,

двухполупериодный трехфазный выпрямитель на диодах V1...V6, транзистор V8 и резистор R1. Транзистор V8 работает в режиме управляемого резистора, сопротивление которого определяется разностью потенциалов точек «а» и «б» схемы измерительного органа.

напряжений для одной из его фаз:
Положение вектора выходного напряжения Uфсу

относительно вектора напряжения Ua подвозбудителя определяется величиной активного сопротивления ФСУ. В случае, например, повышения напряжения генератора относительно заданного уровня возрастает потенциал точки «б» измерительного органа, а потенциал его точки «а» остается постоянным. Это приводит к увеличению сопротивления транзистора V8, росту падения напряжения на активном сопротивлении (UR´> UR) и повороту вектора Uфсу по часовой стрелке (γ'>γ).

V2 и VЗ.
Так как напряжение на входе ФИ сдвинуто на

угол γ по отношению к напряжению соответствующей фазы подвозбудителя, то транзистор V2 открывается в момент времени, равный ωt=γ. Характер кривой .падения напряжения на резисторе R9 при открытии транзистора V2 показан на рис. 4.28,б. Это напряжение используется для управления транзистором VЗ, формирующим импульсы напряжения для открытия соответствующего тиристора усилителя мощности УМ.

напряжению питания транзистора V2. Поэтому в один из полупериодов заряжается

конденсатор С6. Через момент времени, определяемый углом γ, открывается транзистор V3 и конденсатор С6 разряжается через резистор R12 и диод V23. Импульсы напряжения на резисторе R12 включают соответствующий тиристор УМ, что в итоге приводит к необходимому изменению тока возбуждения возбудителя и, за счет этого, поддержанию напряжения генератора на требуемом уровне.

для работы с бесконтактными генераторами переменного тока типа ГТ, приведена

на рисунке. Основными его элементами являются: измерительный орган ИО, шнротно-импульсный модулятор ШИМ, блик предварительного усиления УП и силовая часть СЧ:

В

ИО

ФСУ

ФИ

УМ

от ИРМ

u

ΔU

C

Uвых

iв

u

Г

понижающий трансформатор Т и трехфазный однополупериодный выпрямитель на диодах V1...V3.
Нагрузкой

выпрямителя является последовательно включенные резисторы R1 и R2, причем величину сопротивления резистора R2 выбирают существенно больше сопротивления резистора R1:

В

ИО

ФСУ

ФИ

УМ

от ИРМ

u

ΔU

C

Uвых

iв

u

Г

включен конденсатор С1.
Выпрямленное напряжение u2, имеющее пульсирующую форму, и эталонное

напряжение Uэ стабилитрона V4, снимаемое с потенциометра R4, поступают на входные зажимы широтно-импульсного модулятора ШИМ. В качестве ШИМ используется операционный усилитель ОУ, работающий в режиме компаратора:

В

ИО

ФСУ

ФИ

УМ

от ИРМ

u

ΔU

C

Uвых

iв

u

Г

изменяющийся во времени входной сигнал u2 становится выше или ниже

эталонного Uэ (рисунок а). В случае, если u2>Uэ, то выходной сигнал компаратора равен Uк мин, а если u2 При понижении измеряемого напряжения длительность импульсов tи, формируемых компаратором, увеличивается (рисунок б).

генератора открывают вспомогательные транзисторы V5 и V7 блока БУП. Для

надежного запирания транзистора V7 в интервалах времени между окончанием одного и началом следующего импульсов на его базу через резистор R8 подано отрицательное напряжение смещения Uсм.
Открытие транзистора V7 приводит к открытию силового транзистора V8 исполнительного устройства СЧ регулятора:

В

ИО

ФСУ

ФИ

УМ

от ИРМ

u

ΔU

C

Uвых

iв

u

Г

tи компаратора и, следовательно, увеличивается время открытого состояния транзистора V8,

что в итоге приводит к возрастанию величины регулируемого напряжения:

ωвв возбудителя генератора, когда силовой транзистор V8 закрыт, параллельно этой

обмотке включены диоды V9 и V10.
Улучшение динамических характеристик регулятора достигается путем применения отрицательной обратной связи ОС, элементами которой служат конденсатор С2, резисторы R9, R10 и диод V6. При открытии силового транзистора V8 конденсатор С2 начинает разряжаться, понижая потенциал одного из входов компаратора. В итоге это приводит к изменению длительности tи его импульсов.

параллельно работающими каналами, сигнал от измерителя реактивной мощности ИРМ, пропорциональный

отклонению реактивной составляющей тока данного генератора от среднего значения реактивных составляющих токов, приходящегося на один генератор, суммируется с сигналом ИО на резисторе R5.

существенно меньшим запаздыванием по сравнению с инерционностью генераторов и по

своим динамическим свойствам могут быть отнесены к усилительным звеньям. В связи с этим уравнение транзисторного регулятора напряжения обычно Представляют в виде
uв= -kpu
где kp - коэффициент усиления регулятора.