Стабилизация в асинхронных генераторах. Вариконды

Применение сегнетокерамических нелинейных конденсаторов (варикондов, т.е. конденсаторов переменной емкости) в целях стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора основывается на их свойстве в широких пределах изменять диэлектрическую проницаемость в зависимости от напряженности приложенного к ним электрического поля.

Вариконды имеют небольшие массу и габариты. Они выдерживают различные механические нагрузки и могут быть использованы в устройствах, подверженных сотрясениям и вибрациям.

К недостатку варикондов относится зависимость их характеристик от температуры. Для устранения этого недостатка требуется создание специальных материалов или применение параллельно соединенных варикондов с различными температурными характеристиками. Термостойкость образованного таким образом блока конденсаторов со специально подобранными элементами значительно повышается.

Зависимость емкости варикондов от переменного напряжения неоднозначна (рис. 22, а): емкость варикондов различных типов возрастает с увеличением напряжения примерно до 100 В и затем начинает уменьшаться. Рабочей областью этих характеристик являются их ниспадающие ветви: они соответствуют возрастающей емкости при уменьшающемся напряжении. Значительно больший эффект регулирования емкости варикондов дает воздействие на них постоянного напряжения (рис. 22, б).

При одновременном воздействии на конденсаторы переменным и постоянным (управляющим) напряжениями их емкость изменяется в 5  - 10 раз. Обе эти возможности могут быть использованы для стабилизации напряжения.

По исследованиям И. А. Попова для получения полной емкости, необходимой для возбуждения генератора до номинального напряжения при произвольной нагрузке, целесообразно использовать линейные конденсаторы емкостью С и вариконды емкостью С_В:

С_ф = С+ С_B,

где С_ф - емкость на фазу.

Емкость линейных конденсаторов должна быть достаточной для возбуждения генератора на холостом ходу. Таким образом, регулируемая часть емкости набирается из варикондов.

Схема асинхронного генератора с шунтирующими линейными и нелинейными конденсаторами приведена на рис. 23. Для регулирования емкости нелинейных конденсаторов посредством воздействия на них постоянным напряжением в схеме используются трехфазный выпрямительный мост 4 и регулировочный реостат 5. Диоды 2 препятствуют прохождению переменного тока в цепь управления.

Действие схемы основывается на использовании ниспадающей ветви (см. рис. 22) характеристики I_B = f( U₌). Уменьшение напряжения на выходе асинхронного генератора с возрастанием нагрузки вызывает (при данном фиксированном положении движка реостата 5) снижение постоянного (управляющего) напряжения, приложенного к нелинейным конденсаторам 3. Последнее обусловливает увеличение емкости варикондов и реактивного намагничивающего тока. В результате изменение напряжения генератора, при соответствующей настройке параметров схемы, компенсируется с большей или меньшей степенью точности.

Лучшими стабилизирующими свойствами обладает схема, приведенная на рис. 24. По принципу действия она аналогична схеме, рассмотренной выше. Однако роль регулировочного реостата и выпрямителя в ней играют чувствительный элемент ЧЭ и усилитель У Первый воспринимает отклонения напряжения от номинального и передает соответствующий сигнал второму. После усиления и выпрямления управляющий сигнал подается на вариконды 2.

Схемы асинхронных генераторов с использованием в них варикондов обеспечивают стабилизацию напряжения на всем диапазоне изменения нагрузки от нуля до номинальной при минимальных массовых показателях регулирующих устройств.

Регулирование основного магнитного потока в целях стабилизации напряжения при n₂ = const возможно:
1) подмагничиванием спинки статора генератора;
2) изменением напряжения на конденсаторах;
3) изменением емкости шунтирующих конденсаторов;
4) применением феррорезонансного стабилизатора напряжения;
5) применением управляемых реакторов;
6) применением конденсаторов с переменной (регулируемой) диэлектрической проницаемостью;
7) компаундированием возбуждения.

Продолжение следует.
В следующей публикации перечисленные выше способы регулирования выходных напряжений асинхронных генераторов рассмотрим подробнее.

Похожие статьи:
Синхронные и асинхронные генераторы. Отличия.
Дизельные генераторы. Техническая информация.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!