Регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения служат для плавной регулировки амплитуды, частоты или фазы напряжения, подаваемого на первичную обмотку испытательного трансформатора. Регулирование должно быть практически плавным (со ступенями, не превышающими 1,5% от испытательного напряжения). Разрывы цепи при регулировании недопустимы. В простейшем случае это реостатные схемы или автотрансформаторы, изображенные на рис 1.2.

Подключение переменных сопротивлений может быть как последовательным (рис.2а), так и параллельным. Использование сопротивлений по последовательной схеме (реостат) приводит к искажениям формы напряжения и не позволяет производить регулировку выходного напряжения U₂ от максимального напряжения U₁ до нулевого значения, а только до некоторого U₀, зависящего от соотношения сопротивления регулятора и остальной схемы. При параллельной схеме включения (рис.2а) искажения формы меньше чем при последовательной, а регулировка возможна от максимального до нулевого значения. В обоих случаях такие регуляторы напряжения можно использовать только при малой мощности испытательного трансформатора с обязательной проверкой формы испытательного напряжения. В общем случае использование реостатов или регулируемых дросселей, включенных последовательно в цепь питания испытательного трансформатора, нецелесообразно из-за возможных скачков испытательного напряжения вследствие резонансных явлений в испытательной схеме.

Автотрансформаторная схема регулятора напряжения (рис.1.2.в) нашла применения при большей мощности испытательных трансформаторов. Такая схема позволяет получать напряжения U₂ > U_1. Искажения формы кривой напряжения в автотрансформаторе практически не происходит и дополнительная проверка формы испытательного напряжения не требуется. Однако, при регулировке напряжения автотрансформаторами, так же как и при использовании переменных проволочных сопротивлений, изменение выходного напряжения U₂ производится не плавно, а в виде ступенчатого графика (рис 1.2.а-1.2.в). Величина ступенек на рис.1.2 зависит от числа витков. Кроме этого, во всех трех схемах регуляторов иногда возникает короткозамкнутый виток в месте контакта подвижного контакта 2 с двумя витками 1 сопротивления или автотрансформатора (рис.1.2.г). Подвижной контакт 2 обычно изготавливается в виде графитового ролика, который двигается по зачищенному от изоляции участку обмотки автотрансформатора или переменного сопротивления. Возникновение короткозамкнутого витка приводит к повышенному износу регулятора в этом месте, возникновению искрения и ограничивает мощность регулятора. Так мощность автотрансформаторов не превышает 50100 кВА, а при мощности 10 кВА и выше автотрансформаторы помещают в баки с трансформаторным маслом.

Плавное регулирование под нагрузкой (без ступенек) в установках большой мощности можно производить трансформатором с подвижными обмотками (рис.1.3). Вторичная обмотка трансформатора располагается в середине стержня С, а первичная на ярме Я. Ярмо закрепляется на раме и может перемещаться приводом относительно стержня. Первичная обмотка состоит из одинаковых частей, которые включаются в сеть параллельно. Магнитные потоки, создаваемые двумя частями первичной обмотки, направлены навстречу друг другу. Такая конструкция регулятора напряжения позволяет получать на выходе плавно меняющееся напряжение U₂ в диапазоне от U₁ до -U₁, если коэффициент трансформации k=1.

Н аиболее часто применяется схема с двумя трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно. Схема такого подключения показана на рис.1.4. Верхний из них представляет собой трансформатор с постоянным коэффициентом трансформации k, а нижний - регулировочный трансформатор с подвижными обмотками, с пределами регулирования от +U₂ до –U₂. Результирующее напряжение на выходе схемы изменяется от 0 до +U₂.

При проведении испытаний, требующих особой точности и синусоидальности напряжения, в установках большой мощности в качестве регулятора напряжения применяется система двигатель-генератор, состоящая из синхронного трехфазного генератора и двигателя постоянного или переменного тока, смонтированного на одном валу с генератором. Регулирование напряжения производится изменением возбуждения генератора. Преимущества такой системы – плавная регулировка напряжения, его синусоидальность и независимость напряжения в испытательной установке от напряжения питающей сети. Основной недостаток - высокая стоимость регуляторов этой системы.