Regolatore di Tensione Automatico

Regolatore di Tensione Automatico

Il regolatore di tensione automatico (AVR) è un dispositivo essenziale progettato per regolare i livelli di tensione. Trasforma le tensioni fluttuanti in una tensione stabile e costante. Le fluttuazioni di tensione si verificano principalmente a causa delle variazioni del carico sul sistema di alimentazione. Tali variazioni di tensione possono essere dannose per l'equipaggiamento all'interno del sistema di potenza, causando possibili malfunzionamenti o addirittura danni permanenti.

Per controllare queste variazioni di tensione, l'equipaggiamento di controllo della tensione può essere installato in più punti chiave all'interno del sistema di potenza, come vicino a trasformatori, generatori e linee di distribuzione. In effetti, i regolatori di tensione vengono spesso distribuiti in più punti del sistema di potenza per gestire efficacemente le fluttuazioni di tensione.

Controllo della Tensione nei Sistemi DC e AC

• Sistema di Alimentazione DC: In un sistema di alimentazione DC, quando si trattano linee di distribuzione di uguale lunghezza, possono essere utilizzati generatori sovracomposti per controllare la tensione. Tuttavia, per linee di distribuzione di lunghezze diverse, viene impiegato un booster di linea per mantenere una tensione costante alla fine di ciascuna linea di distribuzione.

• Sistema AC: In un sistema AC, il controllo della tensione può essere ottenuto attraverso vari metodi. Questi includono l'uso di trasformatori booster, regolatori induttivi e condensatori shunt, tra gli altri. Ogni metodo ha i propri vantaggi ed è selezionato in base alle specifiche esigenze del sistema di potenza.

Principio di Funzionamento del Regolatore di Tensione

Il regolatore di tensione opera sul principio della rilevazione dell'errore. In primo luogo, la tensione di uscita di un generatore AC viene ottenuta tramite un trasformatore di tensione. Questa tensione viene poi rettificata e filtrata prima di essere confrontata con una tensione di riferimento. La differenza tra la tensione reale e la tensione di riferimento è definita tensione d'errore. Questa tensione d'errore viene amplificata da un amplificatore e successivamente fornita al principale eccitatore o all'eccitatore pilota. Regolando l'eccitazione in base a questa tensione d'errore amplificata, il regolatore di tensione controlla e stabilizza la tensione di uscita del generatore, assicurando un'offerta di energia costante e affidabile.

Di conseguenza, i segnali d'errore amplificati regolano l'eccitazione del principale o dell'eccitatore pilota attraverso un meccanismo di riduzione o aumento. Ciò, a sua volta, controlla le fluttuazioni di tensione. Controllando l'uscita dell'eccitatore, la tensione terminale dell'alternatore principale viene regolata efficacemente.

Applicazioni del Regolatore di Tensione Automatico

Il regolatore di tensione automatico (AVR) svolge diverse funzioni cruciali:

• Controllo della Tensione e Miglioramento della Stabilità: Mantiene la tensione del sistema di potenza entro limiti accettabili e consente alla macchina di operare più vicino al limite di stabilità a stato stazionario. Ciò garantisce un'offerta di energia affidabile e prevenisce instabilità legate alla tensione nel sistema.

• Distribuzione del Carico Reattivo: Quando più alternatori operano in parallelo, l'AVR svolge un ruolo chiave nella distribuzione del carico reattivo tra di essi. Questo aiuta ad ottimizzare le prestazioni degli alternatori in parallelo e a mantenere il fattore di potenza complessivo del sistema.

• Mitigazione dei Sovratensioni: L'AVR è efficace nel ridurre le sovratensioni che si verificano a causa di improvvise scariche di carico nel sistema. Ajustando rapidamente l'eccitazione, prevenisce aumenti eccessivi di tensione che potrebbero danneggiare l'equipaggiamento elettrico.

• Ajustamento dell'Eccitazione in Caso di Guasto: In caso di guasto, l'AVR aumenta l'eccitazione del sistema. Ciò assicura che la massima potenza di sincronizzazione sia disponibile durante la rimozione del guasto, facilitando una ripresa più fluida del sistema.

• Controllo dell'Eccitazione in Seguito a Variazioni del Carico: Quando si verifica un improvviso cambiamento del carico sull'alternatore, l'AVR ajusta il sistema di eccitazione. Assicura che l'alternatore continui a fornire la stessa tensione nelle nuove condizioni di carico. L'AVR raggiunge questo risultato agendo sul campo eccitatore, modificando la tensione di uscita dell'eccitatore e la corrente di campo. Tuttavia, durante forti fluttuazioni di tensione, l'AVR standard potrebbe non rispondere abbastanza rapidamente.

Regolatori di Tensione Rapidi

Per ottenere una risposta più rapida, vengono utilizzati regolatori di tensione veloci basati sul principio di superamento del segno. In questo principio, quando il carico aumenta, l'eccitazione del sistema viene aumentata. Ma prima che la tensione raggiunga il valore corrispondente all'aumento dell'eccitazione, il regolatore anticipa e riduce l'eccitazione al livello appropriato. Questo meccanismo di superamento e correzione permette un aggiustamento più rapido e preciso della tensione, migliorando le prestazioni del sistema di potenza durante le variazioni dinamiche del carico.