Automatische Spanningsregelaar

Automatische Spanningsregelaar

De automatische spanningsregelaar (AVR) is een essentieel apparaat ontworpen om spanningniveaus te regelen. Het neemt fluctuerende spanningen en zet deze om in een stabiele, constante spanning. Spanningsfluctuaties komen voornamelijk voor door variaties in de belasting van het voedingsysteem. Dergelijke spanningsschommelingen kunnen schadelijk zijn voor de apparatuur in het elektriciteitsnetwerk, wat mogelijk tot storingen of zelfs permanente schade kan leiden.

Om deze spanningsschommelingen te beheersen, kan spanning-controleapparatuur op meerdere belangrijke locaties binnen het elektriciteitsnetwerk worden geïnstalleerd, zoals in de buurt van transformatoren, generatoren en voeders. In feite worden spanningsregelaars vaak op meer dan één punt in het elektriciteitsnetwerk ingezet om spanningsschommelingen effectief te beheren.

Spanningscontrole in DC- en AC-systemen

• DC-voedingsysteem: In een DC-voedingsysteem, bij het omgaan met voeders van gelijke lengte, kunnen over-compoundgeneratoren worden gebruikt om de spanning te controleren. Voor voeders van verschillende lengtes wordt echter een voederbooster gebruikt om een constante spanning aan het einde van elke voeder te handhaven.

• AC-systeem: In een AC-systeem kan spanningcontrole op verschillende manieren worden bereikt. Deze methoden omvatten het gebruik van boostertransformatoren, induktieregelaars en shuntcondensatoren, onder andere. Elk methode heeft zijn eigen voordelen en wordt geselecteerd op basis van de specifieke eisen van het elektriciteitsnetwerk.

Werking van de spanningsregelaar

De spanningsregelaar werkt volgens het principe van foutdetectie. Eerst wordt de uitgangsspanning van een AC-generator verkregen via een potentietransformator. Deze spanning wordt vervolgens gerectificeerd en gefilterd voordat deze wordt vergeleken met een referentiespanning. Het verschil tussen de werkelijke spanning en de referentiespanning wordt de foutspanning genoemd. Deze foutspanning wordt versterkt door een versterker en vervolgens aangeboden aan de hoofdopwekker of de pilootopwekker. Door de opwekking aan te passen op basis van deze versterkte foutspanning, regelt en stabiliseert de spanningsregelaar effectief de uitgangsspanning van de generator, waardoor een consistente en betrouwbare stroomvoorziening wordt gewaarborgd.

Als gevolg hiervan reguleren de versterkte foutsignalen de opwekking van de hoofd- of pilootopwekker via een buck- of boost-mechanisme. Dit reguleert op zijn beurt spanningsschommelingen. Door de uitvoer van de opwekker te regelen, wordt de eindspanning van de hoofdalternator effectief geregeld.

Toepassingen van de automatische spanningsregelaar

De automatische spanningsregelaar (AVR) vervult verschillende cruciale functies:

• Spanningscontrole en stabiliteit: Het houdt de spanning van het elektriciteitsnetwerk binnen aanvaardbare grenzen en stelt de machine in staat om dichter bij de grens van de stabiele toestand te opereren. Dit zorgt voor een betrouwbare stroomvoorziening en voorkomt spanninggerelateerde instabiliteiten in het systeem.

• Reactieve lastverdeling: Wanneer meerdere alternators parallel opereren, speelt de AVR een sleutelrol bij het verdelen van de reactieve last onder hen. Dit helpt bij het optimaliseren van de prestaties van de parallel opererende alternators en het handhaven van de algehele cosinus phi van het systeem.

• Overvoltage-beheersing: De AVR is effectief in het verminderen van overvoltages die optreden door plotselinge lastafname in het systeem. Door de opwekking snel aan te passen, voorkomt het extreme spanningstoenames die elektrische apparatuur kunnen beschadigen.

• Fout-tijd opwekkingsaanpassing: Tijdens storingen verhoogt de AVR de opwekking van het systeem. Hierdoor is er tijdens het wegnemen van de storing maximaal synchronisatievermogen beschikbaar, waardoor het systeem soepeler herstelt.

• Lastvolgende opwekkingscontrole: Bij een plotselinge verandering in de belasting op de alternator past de AVR het opwekkingsysteem aan. Het zorgt ervoor dat de alternator onder de nieuwe belastingsomstandigheden dezelfde spanning blijft leveren. De AVR bereikt dit door te werken op het opwekkerveld, de uitvoerspanning van de opwekker en de veldstroom aan te passen. Tijdens ernstige spanningsschommelingen kan de standaard AVR echter niet snel genoeg reageren.

Snelwerkende spanningsregelaars

Om een snellere respons te bereiken, worden snelwerkende spanningsregelaars gebaseerd op het principe van 'overschrijden van de grens' ingezet. Volgens dit principe, wanneer de belasting toeneemt, wordt ook de opwekking van het systeem verhoogd. Maar voordat de spanning het niveau bereikt dat overeenkomt met de verhoogde opwekking, anticipeert de regelaar en vermindert de opwekking naar het juiste niveau. Dit overschrijdings- en correctiemechanisme maakt een snellere en nauwkeurigere aanpassing van de spanning mogelijk, waardoor de prestaties van het elektriciteitsnetwerk tijdens dynamische lastveranderingen worden verbeterd.