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发电机组自动稳压器PCB电路介绍

  本例介绍的电发电机组自动稳压器PCB电路,具有稳压性能好、适应性强、成本低廉等特点,可用于各种中、小型内燃发电机组和水电站等自动稳压,也可用于改造老式发电机组。

  PCB电路工作原理

  该发电机组自动稳压器PCB电路由同步触发电源PCB电路、弛张振荡触发器、稳压控制PCB电路、无功电流调节PCB电路、外动力不足保护PCB电路。

  同步触发电源PCB电路由电源变压器T、整流二极管VD4~VD9、稳压二极管VS1和电阻器R1组成。

  弛张振荡触发器PCB电路由晶体管V2、单结晶体管VU、电阻器R2~R5和电容器C2、C3组成。

  稳压控制PCB电路由电源变压器T、整流二极管VD10~VD15、电阻器R6~R8,电位器RP2、电容器C1和稳压二极管VS2、VS3组成。

  无功电流调节PCB电路由电流互感器TA、电位器RP1、开关S1和整流二极管VD16~VDl9组成。

  励磁PCB电路由交流发电机G的等励磁绕组WE;二极管VD1、VD2、晶闸管VT、K1的常闭触点K1~1、熔断器FU1等组成。

  外动力不足保护PCB电路由电阻器R9~Rl2、二极管VD25~VD31、晶体管V1、电容器C4~C8和继电器K2组成。

  充磁PCB电路由充磁按钮S2、二极管VD2O~VD24、K1的常闭触点K1~2、熔断器FU2和T的W4绕组组成。

  来自发电机G的三相交流电压晶经T降压后,在T的W5~W7绕组上产生30V三相正弦交流电压,在W8~W1O绕组上产生18V三相正弦交流电压。W5~W7绕组上的电压经VD4~VD9整流、R1限流降压及VS1稳压后,产生15V梯形波直流电压,作为弛张振荡触发器的同步电源;W8~W1O绕组上的电压经VD1O~VD15整流、R6和RP2限流降压及C1滤波后,通过由R7、R8和VS2、VS3组成的桥式测量PCB电路加至弛张振荡触发器,作为其控制信号电压。

  在发电机G刚开始发电时,C两端电压 (桥式测量PCB电路的输入电压)较低,VS2和VS3均不导通,弛张振荡触发器不工作。当发电机G的端电压上升至200V时,VS2和VS3击穿导通,使弛张振荡触发器工作,从VU的第一基极输出脉冲波信号,该信号经VD3加至VT的门极,作为其触发信号。这样,发电机在短时间内建立起空载电压。

  随着发电机端电压的不断升高,a、b两端电压逐渐下降。当发电机的端电压超过40OV时,a、b两端电压降为OV,使V2截止,弛张振荡触发器停振,VU无脉冲信号输出,VT截止,切断了励磁PCB电路的直流电源,使发电机的端电压稳定为400V(空载额定值)。一旦因负荷或其他原因使发电机的输出端电压下降时,a、b两端电压会立即上升,使V2导通,弛张振荡触发器振荡工作,VU输出的脉冲信号便VT受触发导通,加大发电机转子的励磁电流,迫使发电机输出电压上升至额定负载电压值。

  当发电机并联运行时,流过电流互感器TA的无功电流加大,使TA二次绕组上的感应电压升高,该电压经RP1分流调节及VD16~VD19整流后,在R6上形成直流电压降,从而改变a、b两端电压的高低。当无功电流增大时,a、b两端电压下降,使VT的导通角变小,发电机的无功电流降低。

  当发电机的外动力 (内燃机、水轮机等)转速不足时,发电机输出电压的频率会明显降低,这会使发电机和负载 (交流电动机等)的工作电流上升,发电机因端电压下降而励磁电流加大使晶闸管VT过电流损坏,甚至还可能烧坏发电机。为了使发电机在外动力不足时停止发电,增加了由V1和K2等组成的外动力不足保护PCB电路。在发电机输出电压的频率因外动力不足而降低时,V1导通,使K2通电吸合,其常开触点接通,将VS1短路,弛张振荡触发器失去+15V电压而停止工作,晶闸管VT失去触发脉冲而截止,从而保护了发电机和晶闸管VT。

  发电机G运转后,由剩磁感应形成的单相低电压 (约12V)经VD1半波整流形成直流电流并流过励磁绕组WE,此微弱的励磁电流使发电机定子发出高一些的低电压。若发电机转速已达额定值,这一正反馈过程使发电机在极短的时间内 (小于3S)建立起空载三相端电压。当发电机电压上升至200~300V时,K1通电吸合,其常闭触点K1-1和K1-2断开,改由VT导通供给励磁电流。

  发电机G在额定转速下带负荷运行时,其励磁电流回路为:中性线N→励磁绕组WE→晶闸管VT→熔断器FU1→发电机的U输出端 (L1相)。

  VD2为续流二极管,它并接在励磁绕组WE两端,在VT导通时截止,在VT截止时导通。

  当发电机因长期停机未用或受潮等其他原因造成严重失磁时 (正常时,发电机剩磁电压为20V左右,失磁后降为6~10V),将无法自行建立起空载电压。此时可按一下充磁按钮S2,失磁后的6~1OV电压经T的W4绕组升压、VD2O~VD24整流后直接供给励磁线圈WE,使发电机在失磁的情况下建立起空载电压,而不用外接蓄电池。

  RP2为电压锁定电位器,在发电机启动运行后,调整RP2的阻值,使发电机的输出电压为400V(50Hz或60Hz)。

  元器件选择

  R1和R6均选用2W金属膜电阻器;其余各电阻选用1/2W的金属膜电阻器或碳膜电阻器.     P1选用线绕可变电阻器;RP2选用2W精密电位器或可变电阻器。

  C1、C2、C4、C6、C7和C9均选用耐压值为25V的铝电解电容器;C3、C5和C8均选用独石电容器。

  VD1选用2OA、400V的硅整流二极管,例如2CZ59F等型号;VD2选用5OA、400V的硅整流二极管,例如2CZ60F等型号;VD3~VD35均选用1N4007型硅整流二极管。

  VS1~VS3均选用1W的硅稳压二极管。

  V1选用S8550或3CG8550型硅PNP晶体管;V2选用2SA1O15或3CG1O15型硅PNP晶体管。

  VU选用BT33F型单结晶体管。

  VT选用5OA、400V以上的晶闸管。

  K1和K2选用24V小型直流继电器。