Automatisk spänningsregulator

Automatisk spänningsregulator

Den automatiska spänningsregulatorn (AVR) är en viktig enhet som är utformad för att reglera spänningsnivåer. Den tar emot fluktuerande spänningar och omvandlar dem till en stabil, konstant spänning. Spänningsfluktuationer uppstår huvudsakligen på grund av variationer i belastningen i försörjningssystemet. Sådana spänningsvariationer kan vara skadliga för utrustningen i strömförsörjningssystemet, vilket potentiellt kan orsaka funktionsfel eller till och med permanent skada.

För att kontrollera dessa spänningsvariationer kan spänningskontrollutrustning installeras vid flera viktiga platser inom strömförsörjningssystemet, såsom nära transformatorer, generatorer och ledningar. I själva verket används spänningsregulatorer ofta på mer än en punkt i strömförsörjningssystemet för att effektivt hantera spänningsfluktuationer.

Spänningskontroll i DC- och AC-system

• DC-försörjningssystem: I ett DC-försörjningssystem kan överkopplade generatorer användas för att kontrollera spänningen när det gäller ledningar av lika längd. För ledningar av olika längd används dock en ledningsförstärkare för att hålla spänningen konstant vid slutet av varje ledning.

• AC-system: I ett AC-system kan spänningskontroll uppnås genom olika metoder. Dessa inkluderar användningen av förstärkningstransformatorer, induktionsregulatorer och shunt-kondensatorer, bland andra. Varje metod har sina egna fördelar och väljs baserat på de specifika kraven i strömförsörjningssystemet.

Arbetsprincip för spänningsregulatorn

Spänningsregulatorn fungerar enligt principen om felupptäckt. Först erhålls utgångsspänningen från en växelströmsgenerator via en potentialtransformator. Denna spänning rektifieras och filtreras innan den jämförs med en referensspänning. Skillnaden mellan den faktiska spänningen och referensspänningen kallas felspänning. Denna felspänning förstärks av en förstärkare och tillförs sedan antingen huvudexiteraren eller pilotexiteraren. Genom att justera exitationen baserat på denna förstärkta felspänning kontrollerar och stabiliserar spänningsregulatorn effektivt utgångsspänningen från generatorn, vilket säkerställer en konsekvent och pålitlig strömförsörjning.

Därmed reglerar de förstärkta felsignalerna exitationen av huvud- eller pilotexiteraren genom en sänk- eller höjmekanism. Detta kontrollerar i sin tur spänningsfluktuationer. Genom att kontrollera exiterarnas utgång regleras terminalspänningen av huvudalternatorn effektivt.

Tillämpningar av den automatiska spänningsregulatorn

Den automatiska spänningsregulatorn (AVR) utför flera viktiga funktioner:

• Spänningskontroll och stabilitetsförbättring: Den håller spänningen i strömförsörjningssystemet inom acceptabla gränser och möjliggör att maskinen kan operera närmare den statiska stabilitetsgränsen. Detta säkerställer en pålitlig strömförsörjning och förhindrar spänningsrelaterade instabiliteter i systemet.

• Reaktiv lastdelning: När flera alternatorer drivs parallellt spelar AVR en nyckelroll i att distribuera den reaktiva lasten mellan dem. Detta hjälper till att optimera prestandan hos parallellt drivna alternatorer och att bibehålla det totala effektfaktorn i systemet.

• Överspänningsminimering: AVR är effektiv för att minska överspänningar som uppstår på grund av plötslig lastavlastning i systemet. Genom snabb justering av exitationen förhindrar den överdriven spänningsökning som skulle kunna skada elektrisk utrustning.

• Fel-tids exitationsjustering: Under felvillkor ökar AVR exitationen i systemet. Detta säkerställer att maximal synkroniseringskraft finns tillgänglig under borttagningen av felet, vilket underlättar en smidig återhämtning av systemet.

• Lastföljande exitationskontroll: När det uppstår en plötslig ändring i lasten på alternatorn justerar AVR exitationssystemet. Det ser till att alternatorn fortsätter att leverera samma spänning under de nya lastförhållandena. AVR uppnår detta genom att agera på exiterarfältet, modifiera exiterarens utgångsspänning och fältström. Under allvarliga spänningsfluktuationer kan dock standard-AVR inte svara snabbt nog.

Snabbverkande spänningsregulatorer

För att uppnå en snabbare respons används snabbverkande spänningsregulatorer baserade på principen om att överskrida målet. Enligt denna princip ökas exitationen i systemet när lasten ökar. Men innan spänningen når värdet som motsvarar den ökade exitationen, antager och minskar regulatorn exitationen till lämpligt nivå. Denna mekanism för överskott och korrigering gör det möjligt för en snabbare och mer precist justering av spänningen, vilket förbättrar prestandan i strömförsörjningssystemet under dynamiska laständringar.