Automatický regulační člen napětí

Automatický regulátor napětí

Automatický regulátor napětí (AVR) je zásadní zařízení navržené k regulaci úrovní napětí. Převádí kolísající napětí na stabilní a konstantní napětí. Kolísání napětí se vyskytují hlavně kvůli změnám zatížení dodávacího systému. Tato kolísání napětí mohou být škodlivá pro zařízení v elektrickém systému, což může způsobit nefunkčnost nebo dokonce trvalé poškození.

Pro kontrolu těchto kolísání napětí lze nainstalovat zařízení pro řízení napětí na více klíčových místech v elektrickém systému, jako jsou místa u transformátorů, generátorů a vedlejších okruhů. Ve skutečnosti se regulátory napětí často nasazují na více místech v elektrickém systému, aby efektivně řídila kolísání napětí.

Řízení napětí v systémech DC a AC

• Systém DC: V systému DC, při práci s vedlejšími okruhy stejné délky, lze použít přetlakové generátory pro řízení napětí. Pro vedlejší okruhy různé délky se však používá zesilovač vedlejšího okruhu, aby se udrželo konstantní napětí na konci každého vedlejšího okruhu.

• Systém AC: V systému AC lze řízení napětí dosáhnout různými metodami. Tyto metody zahrnují použití zesilovačů, indukčních regulátorů a kondenzátorů, mezi jiné. Každá metoda má své vlastní výhody a je vybírána podle specifických požadavků elektrického systému.

Princip fungování regulátoru napětí

Regulátor napětí pracuje na principu detekce chyby. Nejprve se získá výstupní napětí alternátoru pomocí potenciálního transformátoru. Toto napětí je pak upraveno a filtrováno, než se porovná s referenčním napětím. Rozdíl mezi skutečným napětím a referenčním napětím se nazývá chybové napětí. Toto chybové napětí je zesíleno zesilovačem a následně předáno buď hlavnímu excitérovi, nebo pilotnímu excitérovi. Regulací excitace na základě tohoto zesíleného chybového napětí regulátor napětí efektivně ovládá a stabilizuje výstupní napětí generátoru, zajišťuje konzistentní a spolehlivé dodávky energie.

Následně, zesílené chybové signály regulují excitaci hlavního nebo pilotního excitéra prostřednictvím mechanismu snížení nebo zvýšení. To opět ovládá kolísání napětí. Ovládáním výstupu excitéra se efektivně reguluje terminální napětí hlavního alternátoru.

Aplikace automatického regulátoru napětí

Automatický regulátor napětí (AVR) plní několik klíčových funkcí:

• Řízení napětí a zlepšení stability: Udržuje napětí elektrického systému v přijatelných mezích a umožňuje stroji pracovat blíže k hranici stacionární stability. To zajišťuje spolehlivé dodávky energie a prevence napěťových nestabilit v systému.

• Distribuce reaktivního zatížení: Když pracují paralelně více alternátorů, AVR hraje klíčovou roli v distribuci reaktivního zatížení mezi nimi. To pomáhá optimalizovat výkon paralelně pracujících alternátorů a udržovat celkový faktor moci systému.

• Snížení přetlaku: AVR je efektivní v snižování přetlaku, který nastává v důsledku náhlého odpojení zatížení v systému. Rychlou úpravou excitace zabrání nadměrnému nárůstu napětí, který by mohl poškodit elektrické zařízení.

• Úprava excitace při poruše: Za podmínek poruchy AVR zvyšuje excitaci systému. To zajistí, že bude k dispozici maximální synchronizační výkon během vyřešení poruchy, což usnadňuje hladší obnovu systému.

• Řízení excitace při náhlé změně zatížení: Když dojde k náhlé změně zatížení alternátoru, AVR upraví excitaci systému. Zajišťuje, že alternátor pokračuje v dodávce stejného napětí za nových podmínek zatížení. AVR to dosahuje prací na poli excitéra, modifikací výstupního napětí a proudu pole. Během silných kolísání napětí však standardní AVR nemusí reagovat dostatečně rychle.

Rychlé regulátory napětí

Pro dosažení rychlejší odezvy se používají rychlé regulátory napětí založené na principu překročení cíle. V tomto principu, když se zatížení zvýší, tak se zvýší i excitace systému. Ale ještě než napětí dosáhne hodnoty odpovídající zvýšené excitaci, regulátor předpokládá a snižuje excitaci na vhodnou úroveň. Tento mechanismus překročení a korekce umožňuje rychlejší a přesnější úpravu napětí, což zlepšuje výkon elektrického systému během dynamických změn zatížení.