Способы регулирования напряжения: 4.5. Методы регулирования напряжения в электрических сетях

4.5. Методы регулирования напряжения в электрических сетях

Напряжение
в сети непрерывно меняется из-за
изменения:

а)
нагрузки,

б)
сопротивления элементов сети,

в)
режимов работы источников питания (ИП).

Регулирование
напряжения – это изменение уровня
напряжения в характерных точках сети
с помощью специальных технических
средств.

Рис.4.8.
Способы регулирования напряжения.

Напряжение
на шинах потребителя:
.

Возможности
изменения напряжения
:

1)
С помощью изменения напряжения
в центре питания (ЦП). Этот способ
называется централизованным регулированием.

2)
С помощью линейного регулятора (ЛР,
рис.4.8). Фаза и величина добавки ΔUлр
изменяются с помощью переключения
концов вторичной обмотки и отпаек
вольтодобавочного трансформатора.

3)
— изменение реактивной мощности путем
подключения конденсатор­ных батарей.
Этот способ называется «компенсация
реактивной мощности» или «поперечная
компенсация».

4. Изменение
   реактивного сопротивления за счет
   последовательно включен­ных
   конденсаторов (Х – Хс). Этот способ
   называется «продольная компенсация».
   Он используется для ВЛ 6 кВ средней
   длины, для длинных линий высокого
   сверхвысокого напряжения и для питания
   резкопеременной нагрузки (дуговые
   печи, прокатные станы, сварка).

Существует
2 типа регуляторов напряжения:

1. ПБВ
   – переключение без возбуждения.

2)
РПН – регулятор под нагрузкой (цепь не
должна разрываться).

Принцип
действия обоих регуляторов заключается
в изменении коэффициента трансформации
силового трансформатора путем изменения
числа витков первичной обмотки (рис.4.9).

Рис.4.9.
Изменение коэффициента трансформации
силового трансформатора.

Коэффициент
трансформации:

; ,
гдеU₁,
U₂
– первичное и вторичное напряжения на
холостом ходу.

Переключатели
ПБВ и РПН устанавливают на первичной
обмотке, т.к. первичный ток трансформатора
в Кт раз меньше вторичного
.

Трансформаторы
с РПН

Переключение
отпаек под нагрузкой производится без
разрыва электрической цепи. В процессе
переключения соседние отпайки оказываются
на короткое время замкнуты, но ток
замыкания ограничивают с помощью
специальных активных сопротивлений
или реакторов. Перемещение переключателя
отпаек осуществляется с помощью
электропривода, управляемого дистанционно
в ручном или автоматическом режиме.

Трансформаторы
с ПБВ

Современные
трансформаторы с ПБВ стандартно имеют
5 отпаек (положений переключения), с
номерами: -2, -1, 0, +1, +2, отпайка «0» —
соответствует первичному номинальному
напряжению.

Рис.4.10.
Отпайки трансформатора с ПБВ.

Разность
напряжений между соседними отпайками
обозначается
и
называется ступенью регулирования.

Пример:
трансформатор с ПБВ имеет первичное
номинальное напряжение U_1Н
= 10 кВ. В таблице приведены номинальные
напряжения отпаек.

Номер отпайки	-2	-1	0	+1	+2
Номин. напряж. отпайки, кВ	9,5	9,75	10	10,25	10,5

Добавка
напряжения на трансформаторах с ПБВ

Понятие
добавки рассмотрим на примере:
трансформатор ТМ 1000 10/0,4,

,
номинальное напряжение сети ВН —
.
Т.е. отклонение подведенного к отпайке
«0» напряжения.
Номинальное вторичное напряжение
трансформатора,
а номинальное напряжение сети НН -,
отклонение напряжения на вторичной
стороне:(на холостом ходу).

т.е.
на нулевой отпайке добавка D
= V₂
– V₁
= 5 – 0 = 5%.

Ниже
приведена таблица соответствия номеров
отпаек и добавок.

Если
трансформатор работает под нагрузкой,
в нем возникает потеря напряжения ΔUт.
В этом случае отклонение напряжения
на вторичной стороне: V₂
= V₁
– ΔUт
+ D.
Например: к трансформатору, работающему
на отпайке +1 (D
= 2,5), ΔUт
= 3%, подведено напряжение с отклонением
V₁
= – 2%. Отклонение напряжения на вторичной
стороне: V₂
= – 2 – 3 + 2,5 = – 2, 5%.

Регулирование напряжения в сетях

Задачей регулирования напряжения в электрических сетях является обеспечение нормальных технических условий и экономичности совместной работы электрических сетей, электроприемников и связанных с ними производственных механизмов.
Вопросы баланса и распределения реактивной мощности, выбора и размещения ее источников, повышения коэффициента мощности и экономичности работы электрических сетей должны рассматриваться совместно с вопросами регулирования напряжения.
Основным способом регулирования напряжения в распределительных сетях 6-20 кв является регулирование в центрах питания (ЦП). Под ЦП подразумеваются шины 6-20 кв распределительных устройств понизительных подстанций или электрических станций.
В нормальных условиях в ЦП следует осуществлять встречное регулирование, при котором обеспечивается компенсация потери напряжения в сети.
Для распределительных электрических сетей с электроприемниками, которые характеризуются практически однотипными графиками изменений нагрузок во времени, можно ограничиться регулированием напряжения в ЦП. Если такое регулирование не обеспечивает необходимого качества напряжения для отдельных групп потребителей, следует применять средства местного регулирования напряжения.

Для осуществления местного регулирования напряжения могут применяться:
1)автоматически управляемые конденсаторные батареи;
2)линейные регулировочные автотрансформаторы;
3)индивидуальные регулирующие устройства у трансформаторов технологических агрегатов (электрические печи, выпрямительные устройства и т. п.).

Регулирование напряжения в ЦП

На шинах ЦП должно осуществляться встречное регулирование напряжения, при котором напряжение поддерживается тем выше, чем больше нагрузка трансформатора.
На рис. 11-1 указан диапазон изменений напряжения на шинах ЦП при изменениях нагрузки трансформатора от максимальной до минимальной.

Рис. 11-1.

Диаграмма напряжений на шинах ЦП при встречном регулировании

Здесь:

— отклонение напряжения на шинах ЦП при наибольшей нагрузке трансформатора (верхняя граница зоны нечувствительности), %;
— отклонение напряжения на шинах ЦП при наименьшей нагрузке трансформатора (нижняя граница зоны нечувствительности), %;
— отклонение напряжения, соответствующее средней величине напряжения при наибольшей нагрузке трансформатора, %;
— то же при наименьшей нагрузке трансформатора, %;
— зона нечувствительности регулирующего устройства, % (величины, относящиеся к режиму максимальных нагрузок, отмечаются двумя штрихами, к режиму минимальных нагрузок — одним штрихом).

Зоной нечувствительности называется диапазон изменений напряжения, при котором не происходит срабатывания аппаратуры регулирования.
Величина зоны нечувствительности принимается на 0,5-0,7% больше ступени регулирования.
На рис. 11-2 представлена схема ЦП и линии распределительной сети 6-20 кв, к которой присоединены трансформаторы с коэффициентом трансформации 6-20/0,23-0,69 кв. Предполагается, что электроприемники присоединяются только к сетям напряжением до 1000в.

Параметры сети и диапазон регулирования на шинах ЦП должны быть выбраны таким образом, чтобы для всех электроприемников обеспечивалось выполнение условия

где — отклонение напряжения на зажимах электроприемника, %;
— наибольшие соотвественно положительное и отрицательное отклонения напряжения на зажимах электроприемников, %.
В наиболее тяжелых условиях могут оказаться в зависимости от режима работы сети или ближайшие к трансформатору электроприемники А1, А2,… или наиболее удаленные В1, В2,… .
Если условие (11-1) будет удовлетворено для этих приемников для всех режимов работы сети, то оно также будет удовлетворяться для остальных присоединенных к сети приемников.

Рис. 11-2.

Диаграмма отклонений напряжения на зажимах ближайших и наиболее удаленных электроприемников при встречном регулировании на шинах ЦП

На рис. 11-2 представлены диаграммы отклонений напряжения на зажимах ближайших и наиболее удаленных приемников для режимов максимальных и минимальных нагрузок. Эти диаграммы построены в предположении, что присоединенная к сети нагрузка однородна и графики изменений активных и реактивных нагрузок во времени одинаковы для всех групп электроприемников. При этом условии отношение потерь напряжения при режимах минимальных и максимальных нагрузок будет во всех элементах сети одинаковым и равным отношению минимального I‘ и максимального I» токов трансформатора в ЦП:

Распределительные трансформаторы имеют пять ответвлений: основное и четыре дополнительных ±2×2,5%, переключение которых возможно только при отключенном от сети трансформаторе («переключение без возбуждения» — ПБВ). Каждому ответвлению соответствует определенная величина добавки напряжения трансформатора, которая определяется по формуле

где — относительная величина номинального напряжения вторичной обмотки трансформатора;
— относительная величина номинального напряжения первичной обмотки с учетом использованного ответвления.
Величины добавок напряжения для распределительных трансформаторов приведены в табл. 11-2.

Линия распределительной сети 6-20 кв может быть разбита по длине на зоны, каждая из которых соответствует определенному ответвлению обмотки трансформатора. Ближайшая к ЦП зона соответствует ответвлению +5%, для которого добавка напряжения наименьшая; за нею располагаются зоны следующих ответвлений. Изменения напряжения в сетях до 1000 в на границе двух соседних зон (отрезки А2, А3, A4 и т. д. на диаграммах напряжений на рис. 11-2) равны разности добавок напряжений ответвлений этих зон.
Для однородных нагрузок могут быть определены диапазон встречного регулирования напряжения на шинах ЦП от

до , допустимые потери напряжения в сетях до 1000 в и в сети 6-20 кв , а также число используемых ответвлений распределительных трансформаторов.

При выводе последующих формул принимается, что потери напряжения во всех распределительных трансформаторах и от каждого трансформатора до ближайшего электроприемника равны.
На рис. 11-3 указаны выражения, определяющие потери напряжения в элементах сети от шин ЦП до зажимов электроприемников, находящихся в наиболее неблагоприятных условиях работы. Величины потерь напряжения в трансформаторах уменьшены на величины добавок напряжения, соответствующих принятым ответвлениям обмоток. В числителях дробей указаны выражения, относящиеся к режиму максимальных нагрузок, в знаменателе — к режиму минимальных нагрузок.

Рис. 11-3.

Потери напряжения в сети в режимах максимальных и минимальных нагрузок

1. Наибольшее отклонение напряжения на шинах ЦП при режиме максимальных нагрузок ограничивается условием, что отклонение напряжения на зажимах ближайшего к ЦП электроприемника не превосходит допустимого

(рис. 11-3):

где — потеря напряжения в сети 6-20 кв от ЦП до ближайшей ТП, %;
— потеря напряжения в трансформаторе, %;
— потеря напряжения от вторичной стороны распределительного трансформатора до ближайшего электроприемника, %;
-добавка напряжения для ответвления +5%.

2.Из диаграммы напряжений на рис. 11-2 видно, что наиболее низкое напряжение в режиме максимальных нагрузок будет на зажимах приемника В2, получающего питание от трансформатора 2, присоединенного к сети 6-20 кв в конце зоны ответвления +5%. Напряжение на этом приемнике будет оставаться в пределах допустимого при выполнении условия (см. рис. 11-1 и 11-3)

где — добавка напряжения при ответвлении обмотки трансформатора +2,5, %.

Отсюда определяется величина допустимой потери напряжения в сети до 1000 в:

3.Наименьшее отклонение напряжения на шинах ЦП в режиме минимальных нагрузок ограничивается условием, что отклонение напряжения на зажимах электроприемника В2 не выходит из допустимых пределов (см. рис. 11-2 и 11-3):

В последней формуле в скобках указана суммарная потеря напряжения от ЦП до электроприемника В2 при режиме максимальных нагрузок, а коэффициент К, определяемый по формуле (11-2), учитывает уменьшение указанной потери напряжения при режиме минимальных нагрузок.

4.Номер ответвления х последней зоны определяется из условия, что отклонение напряжения на зажимах электроприемника Ах
в режиме минимальных нагрузок не превышает допустимого

(рис. 11-2 и 11-3):

где

— добавка напряжения для ответвления х обмотки трансформатора, %.
Отсюда

По табл. 11-2 подбирается номер ответвления, для которого добавка не превышает величины, полученной по формуле (11-8).
Подставив уточненное значение добавки

в формулу (11-7), получим верхний предел допустимых отклонений напряжения на шинах ЦП в режиме минимальных нагрузок . Нижний предел этого отклонения был определен выше по формуле (11 -6).
Таким образом, в режиме минимальных нагрузок отклонения напряжения на шинах ЦП должны удовлетворять условию

5.Величина допустимой потери напряжения в сети 6-20 кв определяется концом зоны ответвления х обмотки трансформатора
(рис. 11-3):

6.Средние величины напряжений в режимах максимальных и минимальных нагрузок могут быть определены соответственно по формулам (см. рис. 11-1):

Пример 11-1.
Определить диапазон регулирования напряжения в ЦП и величины допустимых потерь напряжения в городских распределительных сетях 380/220 в и 6-20 кв при следующих условиях:
1.Нагрузка сети однородна и графики ее изменений во времени для всех присоединенных к сети 6-20 кв трансформаторов практически одинаковы.
2.Отношение минимального суммарного тока трансформатора в ЦП к максимальному К=0,2.
3.Зона нечувствительности устройства РПН(регулирование напряжения под нагрузкой) в ЦП

4.Допустимые отклонения на зажимах приемников

5.Потери напряжения в трансформаторе для режима максимальных нагрузок

6.Потеря напряжения от шин ЦП до ближайшей ТП
7.Потеря напряжения от шин распределительного щита в ТП до ближайшего электроприемника
Решение.
Последовательно определяются по формулам (11-4), (11-5), (11-6) и (11-8):

По табл. 11-2 выбираем ответвление обмотки трансформатора -2,5%, для которого добавка напряжения удовлетворяет условию
7,96<8,05%.
Верхний предел допустимых отклонений напряжения на шинах ЦП определяем по формуле (11-7):

Принимаем в соответствие с формулой (11-9)

По формулам (11-10), (11-11) и (11-12) определяем

Пример 11-2.
Найти решение для данных примера 11-1, но при условии, что распределительная сеть города получает питание через шины РП и ближайшая к ЦП трансформаторная подстанция присоединена в точке сети, потеря напряжения до которой от шин ЦП составляет:

Решение:

Типы регуляторов напряжения и принцип работы | Артикул

СКАЧАТЬ PDF

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик – рассылка раз в месяц

Подписаться

Мы ценим вашу конфиденциальность

Как работает регулятор напряжения?

Регулятор напряжения представляет собой схему, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.

Регуляторы напряжения (VR) поддерживают напряжение от источника питания в диапазоне, совместимом с другими электрическими компонентами. Хотя регуляторы напряжения чаще всего используются для преобразования мощности постоянного тока в постоянный, некоторые из них также могут выполнять преобразование мощности переменного тока в переменный или переменный в постоянный. В этой статье речь пойдет о регуляторах напряжения постоянного/постоянного тока.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Оба типа регулируют напряжение в системе, но линейные стабилизаторы работают с низким КПД, а импульсные стабилизаторы — с высоким КПД. В высокоэффективных импульсных стабилизаторах большая часть входной мощности передается на выход без рассеяния.

Линейные регуляторы

В линейном регуляторе напряжения используется активное проходное устройство (такое как BJT или MOSFET), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление проходного устройства, сравнивая внутреннее опорное напряжение с дискретизированным выходным напряжением, а затем сводя ошибку к нулю.

Линейные регуляторы представляют собой понижающие преобразователи, поэтому по определению выходное напряжение всегда ниже входного. Однако у этих стабилизаторов есть несколько преимуществ: они, как правило, просты в конструкции, надежны, экономичны, имеют низкий уровень шума и пульсации выходного напряжения.

Для работы линейных регуляторов, таких как MP2018, требуется только входной и выходной конденсатор (см. рис. 1) . Их простота и надежность делают их интуитивными и простыми устройствами для инженеров, и часто они очень рентабельны.

Рис. 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

Схема импульсного регулятора, как правило, более сложная для проектирования, чем линейный регулятор, и требует выбора номиналов внешних компонентов, настройки контуров управления для обеспечения стабильности и тщательной компоновки схемы.

Импульсные регуляторы могут быть понижающими преобразователями, повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейные регуляторы.

Преимущества импульсных стабилизаторов заключаются в том, что они очень эффективны, имеют лучшие тепловые характеристики и могут поддерживать более высокие токи и более широкие приложения VIN/VOUT. Они могут достичь более 9Эффективность 5% в зависимости от требований приложения. В отличие от линейных стабилизаторов, для импульсной системы питания могут потребоваться дополнительные внешние компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, полевые транзисторы или резисторы обратной связи. HF920 является примером импульсного стабилизатора, обеспечивающего высокую надежность и эффективное регулирование мощности (см. рис. 2) .

Рис. 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными, поскольку в некоторых случаях рассеивают большое количество энергии. Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе. Например, при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В между клеммами возникает падение на 2 В, а КПД ограничен 3 В/5 В (60%). Это означает, что линейные регуляторы лучше всего подходят для приложений с более низкими дифференциалами VIN/VOUT.

Важно учитывать предполагаемое рассеивание мощности линейного стабилизатора при применении, поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к высокому рассеиванию мощности, что может привести к перегреву и повреждению компонентов.

Другим ограничением линейных стабилизаторов напряжения является то, что они способны только к понижающему (понижающему) преобразованию, в отличие от импульсных стабилизаторов, которые также обеспечивают повышающее (повышающее) и понижающе-повышающее преобразование.

Импульсные стабилизаторы очень эффективны, но некоторые недостатки включают то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложны и могут создавать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны тщательно. Шум может быть очень важен для данного приложения, так как шум может влиять на работу и характеристики схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Топологии импульсных регуляторов: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Существуют различные топологии линейных и импульсных регуляторов. Линейные регуляторы часто полагаются на топологии с малым падением напряжения (LDO). Импульсные стабилизаторы бывают трех распространенных топологий: понижающие преобразователи, повышающие преобразователи и повышающе-понижающие преобразователи. Каждая топология описана ниже:

Регуляторы LDO

Одной из популярных топологий для линейных стабилизаторов является регулятор с малым падением напряжения (LDO). Линейные стабилизаторы обычно требуют, чтобы входное напряжение было как минимум на 2 В выше выходного напряжения. Однако регулятор LDO предназначен для работы с очень небольшой разницей напряжений между входными и выходными клеммами, иногда всего 100 мВ.

Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи (также называемые понижающими преобразователями) принимают более высокое входное напряжение и производят более низкое выходное напряжение. И наоборот, повышающие преобразователи (также называемые повышающими преобразователями) потребляют более низкое входное напряжение и производят более высокое выходное напряжение.

Понижающе-повышающие преобразователи

Понижающе-повышающий преобразователь представляет собой одноступенчатый преобразователь, который сочетает в себе функции понижающего и повышающего преобразователя для регулирования выходного напряжения в широком диапазоне входных напряжений, которые могут быть больше или меньше выходного Напряжение.

Управление регулятором напряжения

Четыре основных компонента линейного регулятора — проходной транзистор, усилитель ошибки, источник опорного напряжения и резисторная цепь обратной связи. Один из входов усилителя ошибки устанавливается двумя резисторами (R1 и R2) для контроля выходного напряжения в процентах. Другой вход представляет собой стабильное опорное напряжение (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Для работы линейных регуляторов обычно требуется только внешний входной и выходной конденсатор, что упрощает их реализацию.

С другой стороны, импульсный регулятор требует больше компонентов для создания цепи. Силовой каскад переключается между VIN и землей для создания пакетов заряда для доставки на выход. Подобно линейному регулятору, имеется операционный усилитель, который считывает выходное напряжение постоянного тока из сети обратной связи и сравнивает его с внутренним опорным напряжением. Затем сигнал ошибки усиливается, компенсируется и фильтруется. Этот сигнал используется для модуляции рабочего цикла ШИМ, чтобы вернуть выход в режим регулирования. Например, если ток нагрузки быстро увеличивается и вызывает падение выходного напряжения, контур управления увеличивает рабочий цикл ШИМ, чтобы обеспечить больший заряд нагрузки и вернуть шину в режим регулирования.

Линейные и импульсные регуляторы

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к стоимости, шуму, слабому току или ограниченному пространству. Некоторые примеры включают бытовую электронику, такую ​​как наушники, носимые устройства и устройства Интернета вещей (IoT). Например, в таких приложениях, как слуховой аппарат, может использоваться линейный регулятор, поскольку в них нет переключающего элемента, который может создавать нежелательные шумы и мешать работе устройства.

Кроме того, если разработчики в основном заинтересованы в создании недорогого приложения, им не нужно так беспокоиться о рассеиваемой мощности, и они могут положиться на линейный регулятор.

Импульсные регуляторы выгодны для более общих применений и особенно полезны в приложениях, требующих эффективности и производительности, таких как потребительские, промышленные, корпоративные и автомобильные приложения (см. рис. 3) . Например, если приложение требует большого понижающего решения, лучше подойдет импульсный регулятор, так как линейный регулятор может создавать рассеивание высокой мощности, которое может повредить другие электрические компоненты.

Рисунок 3: Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Некоторые из основных параметров, которые следует учитывать при использовании регулятора напряжения, — это входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. Эти параметры используются для определения того, какая топология VR совместима с IC пользователя.

Другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи, могут иметь значение в зависимости от применения.

Ток покоя важен, когда эффективность при малой нагрузке или в режиме ожидания является приоритетом. При рассмотрении частоты коммутации в качестве параметра максимизация частоты коммутации приводит к меньшим системным решениям.

Кроме того, тепловое сопротивление имеет решающее значение для отвода тепла от устройства и рассеивания его по системе. Если в состав контроллера входит внутренний МОП-транзистор, то все потери (кондуктивные и динамические) рассеиваются в корпусе и должны учитываться при расчете максимальной температуры ИС.

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо проверить, поскольку он определяет минимальное выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Стандартно смотреть на опорные параметры напряжения. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы правильно выбрать регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять его ключевые параметры, такие как V _IN , V _OUT , I _OUT , системные приоритеты (например, эффективность, производительность, стоимость) и любые дополнительные ключевые функции, такие как индикация исправности (PG) или включение управления.

После того как разработчик определил эти требования, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее заданным требованиям. Таблица параметрического поиска является ценным инструментом для проектировщиков, поскольку она предлагает различные функции и пакеты, доступные для соответствия требуемым параметрам вашего приложения.

Каждое устройство MPS поставляется с техническим описанием, в котором указано, какие внешние детали необходимы, и как рассчитать их значения для достижения эффективной, стабильной и высокопроизводительной конструкции. Техническое описание можно использовать для расчета значений компонентов, таких как выходная емкость, выходная индуктивность, сопротивление обратной связи и других ключевых компонентов системы. Кроме того, вы можете использовать инструменты моделирования, такие как DC/DC Designer или программное обеспечение MPSmart, обращаться к примечаниям по применению или обращаться к местному FAE с вопросами.

MPS предлагает широкий выбор эффективных, компактных линейных и импульсных регуляторов напряжения, включая семейство HF500-x, семейство MP171x, MP20056, MP28310, MPQ4572-AEC1 и MPQ2013-AEC1.

Ссылки

Глоссарий по электронике

______________________________

Вы нашли это интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц!

Технический форум

Получить техническую поддержку

Методы определения регулирования напряжения в синхронном генераторе

1. Метод прямой нагрузки

2. Метод ЭДС или метод синхронного импеданса

3. Метод МДС или метод ампер-витков

4. Модифицированный ASA метод MMF

5. Метод ZPF или метод треугольника Потье

Регулирование напряжения

Когда генератор переменного тока подвергается переменной нагрузке, напряжение на клеммах якоря изменяется в определенной степени, и величина этого изменения определяет регулирование машины. Когда генератор переменного тока нагружен, напряжение на клеммах уменьшается по мере увеличения падений в звездах машины, и, следовательно, оно всегда будет отличаться от ЭДС индукции.

Регулирование напряжения генератора переменного тока определяется как изменение напряжения на клеммах от холостого хода до полной нагрузки, выраженное в процентах от номинального напряжения, когда нагрузка с заданным коэффициентом мощности снимается без изменения скорости и возбуждения. Либо числовое значение регулирования определяется как процент повышения напряжения при отключении полной нагрузки при заданном коэффициенте мощности при неизменной скорости и токе возбуждения, выраженный в процентах от номинального напряжения.

Следовательно, регулирование может быть выражено как

% Регуляция = (E-V) /V*100

, где E0 = индуцированная EMF /фаза VT = RATED TERMINAL VOLTAGE VOLTAGE. /фаза под нагрузкой

Методы нахождения регулирования напряжения:

В случае небольших генераторов она может быть определена прямой нагрузкой, тогда как в случае крупных генераторов она не может быть определена прямой нагрузкой, а обычно определяется заранее различными методами. Ниже приведены различные методы, используемые для предварительного определения регулирования генераторов переменного тока.

1. Метод прямой загрузки

2. Метод EMF или метод синхронного импеданса

3. MMF -метод MODEFER MEDOUS

4. 4. 4. метод

5.                      Метод ZPF или метод треугольника Потье

Все вышеперечисленные методы, кроме прямого нагружения, действительны только для машин с неявнополюсными полюсами. Поскольку генераторы выпускаются большой мощности, прямая нагрузка генераторов не используется для определения регулирования. Другие методы могут быть использованы для предварительного определения регулирования. Следовательно, другие методы определения правил будут обсуждаться в следующих разделах.

Нога

1. Метод ЭДС:

Этот метод также известен как метод синхронного импеданса. Здесь магнитная цепь предполагается ненасыщенной. В этом методе МДС (потоки), создаваемые ротором и статором, заменяются их эквивалентной ЭДС и, следовательно, называется методом ЭДС.

Для предварительного определения регулирования этим методом необходимо определить следующую информацию. Сопротивление якоря/фаза генератора, характеристики разомкнутой цепи и короткого замыкания генератора.

Определение синхронного импеданса Zs

Так как при испытании короткозамкнутого импеданса, вызванного импедансом короткого замыкания, циркулирует ток короткого замыкания, вызванный током короткого замыкания статора. Этот импеданс можно оценить по характеристикам oc и sc.

Отношение напряжения холостого хода к току короткого замыкания при определенном токе возбуждения или при токе возбуждения, ответственном за циркуляцию номинального тока, называется синхронным импедансом.

Синхронный импеданс Zs = (напряжение холостого хода на фазу)/(ток короткого замыкания на фазу) для того же If

Следовательно, Zs = (Voc) 004 9003 9003 для того же If 9003

Из рис. 1.16 синхронное полное сопротивление Zs = V/Isc

Сопротивление якоря Ra статора можно измерить с помощью метода вольтметра-амперметра. Используя синхронное полное сопротивление и сопротивление якоря, синхронное реактивное сопротивление и, следовательно, регулирование можно рассчитать следующим образом, используя метод ЭДС.

где Vt = фазное напряжение на фазу = Vph , Ia = ток нагрузки на фазу

% Регулирование = [Например-VT] /VT

, где

EG = EMF, индуцированная без нагрузки /фаза,

VT = рейтинг терминального напряжения /Фаза

СИНСКАНС дает приблизительные результаты. Этот метод дает значение регулирования, которое больше (плохо), чем фактическое значение, и поэтому этот метод называется пессимистическим методом. Полная векторная диаграмма для метода ЭДС показана на рис. 1.18.

2. Метод MMF

Этот метод также известен как метод ампер-витков. В этом методе все ЭДС, создаваемые ротором и статором, заменяются их эквивалентными МДС (потоками), и поэтому он называется методом МДС. В этом методе также предполагается, что магнитная цепь ненасыщена. В этом методе оба падения реактивного сопротивления заменяются их эквивалентными МДС. На рис. 1.19 показана полная векторная диаграмма для метода mmf. Аналогично методу ЭДС характеристики ОК и КЗ используются для определения регулирования методом МДС. Детали показаны на рис: 1.19. По данным можно определить регулирование при разных коэффициентах мощности.

Из векторной диаграммы видно, что МДС, необходимая для создания ЭДС E1= (V + IRa), равна FR1. В больших машинах падением сопротивления можно пренебречь. МДС, необходимая для преодоления падения реактивного сопротивления, составляет (Fa+Fal), как показано на векторной диаграмме. МДС (Fa+Fal) можно определить по характеристике SC, так как в условиях SC будут присутствовать оба падения реактивного сопротивления.

Для определения регулирования методом МДФ можно использовать следующую процедуру.

Из-за предположения о ненасыщенной магнитной цепи регулирование, рассчитанное этим методом, будет меньше фактического, поэтому этот метод регулирования называется оптимистическим методом.

3. Модифицированный метод MMF ASA:

Метод ASA или модифицированный метод MMF учитывает эффект насыщения для расчета регулирования. В методе МДС общее вычисленное МДС F основано на допущении о ненасыщенной магнитной цепи, что является нереалистичным. Чтобы учесть частичное насыщение магнитной цепи, его необходимо увеличить на определенную величину FF2, которую можно рассчитать по линиям occ, scc и воздушного зазора, как поясняется ниже со ссылкой на рис. 1.20 (i) и (ii).

If1 — ток возбуждения, необходимый для наведения номинального напряжения в разомкнутой цепи. Нарисуйте  If2 с длиной, равной   , для тока возбуждения, необходимого для циркуляции номинального тока в условиях короткого замыкания под углом (90+) от  If1 . Результат If1 и If2 дает If (OF2 на рисунке). Расширьте OF2 до F так, чтобы F2F учитывал дополнительный ток возбуждения, необходимый для учета эффекта частичного насыщения магнитопровода. F2F находится для напряжения E (см. векторную диаграмму метода mmf), как показано на рис. 1.20. Спроецируйте полный ток возбуждения OF на ось тока возбуждения и найдите соответствующее напряжение E0 с помощью OCC. Следовательно, регулирование может быть найдено методом ASA, который является более реалистичным.

4. Метод нулевого коэффициента мощности (ZPF) или метод треугольника Потье:

реактивное сопротивление якоря представляет собой величину МДС. Для определения регулирования генератора этим методом необходимы подробности и характеристики испытаний OCC, SCC и ZPF. Как объяснялось ранее, проводятся тесты oc и sc и рисуются OCC и SCC. Тест ZPF проводится путем подключения генератора переменного тока к нагрузке ZPF и возбуждения генератора таким образом, чтобы генератор выдавал номинальный ток при номинальном напряжении при номинальной скорости. Для построения характеристики ZPF требуется всего две точки. Одна точка соответствует нулевому напряжению и номинальному току, которые можно получить из scc, а другая — номинальному напряжению и номинальному току при нагрузке zpf. Эта кривая нулевого коэффициента мощности выглядит как OCC  , но сдвинутый на коэффициент IaXL по вертикали и горизонтали за счет реакции якоря mmf, как показано ниже на рис. 1.21. Ниже приведены шаги для рисования характеристик ZPF.

Подходящими тестами закладываются OCC и SCC. Нарисуйте линию воздушного зазора. Проведите тест ZPF при полной нагрузке для номинального напряжения и зафиксируйте точку B.