Регулятор напряжения трехфазного генератора

Все об электрических генераторах и электростанциях

Ремонт AVR трехфазного генератора

Наиболее частой причиной выхода из строя автоматического регулятора напряжения трехфазного генератора является попадание встречного напряжения или же неправильная процедура снятия нагрузки с генератора – чаще всего, когда человек по окончании работы просто глушит двигатель бензогенератора или дизельной электростанции, вместо того, чтобы отсоединить нагрузку потребителя штатным тумблером. Также АВР часто вылетает при подключении самодельного сварочного аппарата или чрезмерной реактивной нагрузки.

Замена автоматического регулятора напряжения

Замена автоматического регулятора напряжения на исправный блок АВР не составляет большого труда. Достаточно торцевым ключом открутить несколько болтов, крепящих защитную крышку альтернатора, чтобы получить свободный доступ к блоку AVR.

Сам блок автоматического регулятора напряжения представляет собой коробочку дугообразной формы с проводами с фишками на 4 и 2 гнезда (или две клеммы). Чтобы заменить AVR трехфазного генератора, достаточно отсоединить фишки проводов и открутить два болта крепления корпуса блока. Вместо снятого блока AVR ставится аналогичный, в обратной последовательности, при этом обязательно необходимо соблюдать полярность проводов – обычно клеммы маркированы «+» и «-».

Как подобрать аналог AVR трехфазного генератора

В Интернет-магазинах можно купить автоматический регулятор напряжения AVR для любого типа трехфазного генератора всего за несколько долларов. Основной критерий для выбора аналога AVR – это реальная мощность бензинового генератора или дизельной электростанции. Проще всего подобрать автоматический блок регулятор напряжения для китайских электростанций, в том числе реализуемых в продаже под русскоязычными торговыми марками –все они изготавливаются практически из идентичных узлов, поэтому с 90% вероятности блоки АВР без проблем подойдут друг другу. Нюансы про китайские запчасти читайте здесь

Вторым критерием – является напряжение и емкость большого конденсатора на блоке AVR. Берем неисправный AVR и внимательно смотрим на номинал конденсатора. Несмотря на то, что блок AVR обычно залит черным компаундом, емкость и напряжение выступающего конденсатора легко читаемы.

Внимание! Для китайских и азиатских генераторов напряжение и емкость конденсатора может стать ключевым фактором при подборе аналога АВР. Дело в том, что в погоне за покупателем, производители нередко лукавят, завышая паспортные данные, и реально на 7кВт китайском генераторе будет стоять AVR 5kW. Обычно на AVR до 5kW стоит конденсатор 330-470 мкФ, на AVR более 7 kW конденсаторы 680 мкФ. При этом на АВР более 5кВт стоит голубенький потенциометр, регулирующий выходное напряжение.

Как отремонтировать автоматический регулятор напряжения AVR

В принципе блок автоматического регулятора напряжения генератора считается неремонтируемым изделием – достаточно просто купить AVR за несколько баксов на китайских интернет-площадках и заменить на новый за несколько минут. По-хозяйски будет заказать доставку АВР сразу пяти штук – они практически наверняка пригодятся при интенсивной эксплуатации генератора.

Если по каким–либо причинам купить или заказать новый AVR 3kW-5kW-7kW не представляется возможным, можно попробовать отремонтировать блок автоматического регулятора напряжения с помощью подручных средств. Как самостоятельно отремонтировать инверторный генератор читайте здесь

В начале статьи, мы уже говорили, что основными причинами выхода со строя АВР является проблемы с выходным напряжением генератора. AVR измеряет напряжение между одной из фаз и нейтралью, регулируя постоянное напряжение, прикладываемое к обмотке возбуждения. Таким нехитрым способом поддерживается выходное напряжение генератора в нужных пределах.

Принципиальная электрическая схема AVR трехфазного генератора обычно держится производителем в секрете – именно из этих соображений блоки АВР заливаются темным компаундом. При этом официально конечно же объяснения более благие –защита электроники от влаги и вибрации.

Но принципы работы АВР не секретны. Например, электрическая схема AVR бензогенераторов HONDA, BOSCH или GENERAL MOTORS описаны в соответствующих патентах и мало отличаются от АВР автомобильных генераторов или безогенераторов HUTER. Конечно, же вариаций электрических схем достаточно много, но все они работают по одному принципу, разве что в качестве регулирующего элемента используются либо тиристоры либо мощные МОП-транзисторы.

Получается, что самой уязвимой частью автоматического регулятора напряжения является именно регулирующий элемент и высоковольтный конденсатор – именно тот самый, номинал которого мы рассматривали на плате. Чуть реже выходят из строя диоды диодного моста идущего к обмотке возбуждения.

Значит, чтобы отремонтировать автоматический регулятор напряжения генератора, необходимо добраться до ножек МОП-транзистора, торчащего из компаунда и ножек конденсатора. Замену вздутого или взорвавшегося конденсатора можно произвести и без трудоемкого удаления компаунда. Достаточно аккуратно разобрать конденсатор и паяльником подпаять длинные ножки нового конденсатора к выводам старого конденсатора изнутри соблюдая полярность.

Для замены мощного транзистора придется вокруг него удалить смолу. Для того, чтобы узнать какой транзистор стоит в АВР, необходимо тщательно очистить радиодетали от компаунда. Дело это непростое, можно даже сказать трудоемкое. Для облегчения процесса, компаунд лучше всего разогреть строительным феном, чтобы по мере прогрева смолы удалять её скальпелем или аналогичным инструментом. Если нет теплового пистолета, блок можно разогреть в духовке.

Чаще всего в качестве регулирующего транзистора используется мощный МОП-транзистор IRF540 или его аналоги. Необходимо аккуратно, не повреждая дорожки, перепаять транзистор, закрепить к нему радиатор для охлаждения. С вероятностью 70-80% отремонтированный АВР будет работать не хуже нового!

В целом ремонт автоматического регулятора напряжения AVR генератора может сделать любой человек, обладающий минимальными знаниями электроники и элементарными навыками работы паяльником. При поиске электрических схем, радиокомпонентов или аналогов деталей в Интернете, не забывайте что производители разных стран называют автоматический регулятор напряжения AVR различными терминами-синонимами. Регулятор напряжения автоматический, корректор напряжения серии AVR, модуль регулятор напряжения – фактически является одним и тем же узлом альтернатора бензогенератора или дизельной электростанции. При поиске блока на английском языке можно встретить и другие термины Automatic voltage regulator (сокращенно AVR), Auto Voltage Adjustor, Smart panel controller, Excitation AVR, SMART-CTRL (Controller Design) или Smart AVR.

Генераторы в современных дизель-генераторных установках выполнены по бесконтактной схеме. Это означает, что передача электрической энергии между неподвижным статором и вращающимся ротором осуществляется только посредством электромагнитных полей, без применения вращающихся колец и щеток. Бесконтактные синхронные машины не требуют периодического обслуживания щеточно-коллекторного узла и обладают высокой степенью надежности. Генераторы работают совместно с аналоговым или цифровым регулятором напряжения. Регулирование напряжения осуществляется изменением магнитного потока генератора, для чего регулятор напряжения изменяет ток возбуждения генератора.

В приведенном выражении: -напряжение на зажимах генератора; – его ток нагрузки; – внутренние сопротивление генератора; – электродвижущая сила; – магнитный поток генератора; n – частота вращения ротора; с- конструктивная постоянная.

Магнитный поток генератора нелинейным образом зависит от тока возбуждения ( ) и тока нагрузки генератора .

Из приведенных соотношений видно, что напряжение на зажимах машины будет зависеть от тока нагрузки, частоты вращения и тока возбуждения. Частота вращения синхронного генератора поддерживается постоянной, чтобы обеспечить постоянную частоту тока.

На рис 1.19 приведена схема бесконтактного синхронного генератора, работающего совместно с транзисторным регулятором напряжения. Бесконтактный генератор состоит их трёх электрических машин: подвозбудителя, возбудителя и основного генератора.

Рис.1.19

Подвозбудитель магнитоэлектрического типа, т. е. он имеет возбуждение от постоянных магнитов, которые расположены на роторе. Якорная обмотка трехфазная и размещается на статоре генератора. Подвозбудитель питает регулятор напряжения и систему управления, что делает независимым их работу от внешних источников питания. Возбудитель и основной генератор имеют электромагнитное возбуждение. Обмотка возбуждения возбудителя (ОВВ) размещена на статоре и она подключается к регулятору напряжения. Якорная обмотка многофазная и расположена на роторе. Якорная обмотка через выпрямители, расположенные на роторе, питает постоянным током обмотку возбуждения основного генератора (ВГ). Якорная обмотка основного генератора трехфазная, расположена на статоре и соединена в звезду с выведенной нейтралью. Такая конструкция генератора позволяет также уменьшить мощность регулятора напряжения, т. к. возбудитель в данном случае выполняет роль усилителя тока возбуждения основного генератора.

На представленной упрощенной схеме регулятор напряжения имеет в своем составе блок измерения напряжения (БИН), модулятор ширины управляющих импульсов (МШИ), выходной транзистор VT, работающий в ключевом режиме.

Блок измерения напряжения состоит из понижающего трехфазного трансформатора, трехфазного выпрямителя, и измерительного органа на двух стабилитронах VD1, VD2 и резисторах R2, R3. Регуляторы напряжения трехфазных генераторов регулируют среднее значение трех фазных или линейных напряжений, в данном случае регулируется среднее линейное напряжение. Усреднение напряжений выполняет трехфазный выпрямитель. Измерительный орган имеет характеристику, представленную на рис.1.20а, где: U_ИО – напряжение на выходе (напряжение между точками а и б) измерительного органа; U_Н – номинальное напряжение генератора. Величина напряжения генератора, подводимого к измерительному органу, может регулироваться резистором R1. С помощью этого резистора можно задавать величину напряжения генератора, которую будет поддерживать регулятор.

Рис.1.20

Модулятор ширины импульсов формирует сигналы управления (U_У) транзистором, форма сигналов управления приведена на рис.1.20б. Здесь: I_В -ток обмотки возбуждения возбудителя; t_О – время открытого состояния транзистора; t_З – время закрытого состояния транзистора; I_ВСР – среднее значение тока через обмотку ОВВ.

Когда транзистор открыт напряжение питания (U_П) прикладывается к обмотке возбуждения и ток в ней нарастает, когда закрыт – спадает, т. е. ток колеблется около среднего значения. Если увеличить продолжительность t_О , при сохранении периода следования импульсов (показано пунктиром), то среднее значение тока будет возрастать ( ). Время открытого состояния транзистора характеризуется коэффициентом заполнения управляющих импульсов (Кγ).

.

Таким образом, изменяя коэффициент заполнения, можно регулировать ток возбуждения генератора, а, следовательно, и его напряжение.

,

где R_В – сопротивление обмотки возбуждения.

Процесс стабилизации напряжения протекает следующим образом. Если к генератору подключить нагрузку, то его напряжение снизится, это приведет к уменьшению напряжения на выходе измерительного органа, вследствие чего МШИ увеличит коэффициент Кγ и ток возбуждения возбудителя будет нарастать. Повысится напряжение в якорной обмотке возбудителя, что приведет к повышению тока возбуждения основного генератора и его напряжение повысится.

В регуляторе также имеются гибкие и жесткие отрицательные обратные связи для обеспечения устойчивости системы регулирования. При параллельной работе через регулятор напряжения управляют реактивным током генератора, для чего регулятор может оснащаться датчиком реактивного тока.

1. Как осуществляется стабилизация частоты тока в дизель-генераторах?

2. Каково назначение синхронизатора в дизель-генераторах?

3. Объясните причины изменения напряжения генератора при изменении его нагрузки.

4. Как изменить величину напряжения дизель-генератора?

5. Как изменится коэффициент К_γ при увеличении напряжения генератора?

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

В электростанциях Briggs & Stratton Power Products используются 3-фазные генераторы прямого возбуждения, оснащенные автоматическим регулятором напряжения. Генератор состоит из ротора и статора. Ротор соединен с валом отбора мощности двигателя и вращается внутри неподвижного статора, который прикреплен к картеру двигателя. Статор имеет две обмотки: обмотку возбуждения и силовую обмотку. В отличие от однофазного генератора основная обмотка статора и обмотка возбуждения состоят из трех обмоток, по одной на каждую из трех фаз (схема 1).

Процесс возбуждения (превращение ротора в магнит) осуществляется обмоткой возбуждения. Розетки соединяются с силовой обмоткой. При вращении магнита (ротора) внутри силовой обмотки статора вырабатывается выходное напряжение.
Постоянный ток в роторной обмотке создает магнитное поле ротора. Обмотка возбуждения создает переменный ток, который после выпрямления диодным мостом подается через контактные кольца в обмотку ротора. При завершении работы генератора в роторе сохраняется небольшая часть магнетизма, которая называется остаточным магнетизмом.
Регулятор напряжения трансформаторного типа контролирует величину тока в обмотках ротора, а, следовательно, и силу магнитного поля ротора.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения 3-х фазного генератора состоит из 3 трансформаторов (составной трансформатор) рисунок 2. Обмоткавозбуждения соединяется с вторичной обмоткой регулятора напряжения трансформаторного типа, с диодными выпрямителями и контактными кольцами. Силовая обмотка генератора соединена с первичной обмоткой составного трансформатора и с розеткой. При увеличении тока нагрузки составной трансформатор увеличивает ток в обмотках ротора, регулируя выходное напряжение.

Корректировка регулятора напряжения

Увеличение или уменьшение воздушного зазора регулятора напряжения трансформаторного типа изменяет выходное напряжение. Отрегулируйте воздушный зазор добавлением или удалением изоляционных прокладок, как показано на рисунке 3.

ВНИМАНИЕ: регулятор напряжения трансформаторного типа отрегулирован при производстве и не требует корректировки при обычных условиях. Увеличение воздушного промежутка увеличивает напряжение. В целях безопасности корректировка всегда должна производиться при выключенном генераторе.

Поиск неисправностей

Для нахождения неисправностей необходимо:

Запустить двигатель и проверить его частоту вращения, при необходимости отрегулировать.
Проверить выходное напряжение непосредственно в розетке электростанции.(Используя вольтметр, имейте в виду, что напряжение может быть нулевым или очень низким).

ВНИМАНИЕ: Нулевое напряжение свидетельствует либо о разрыве цепи, либо о полной потери остаточного магнетизма на роторе.
Установите переключатель напряжения на 230 В одна фаза, запустите двигатель и измерьте напряжение в розетке. Установите переключатель на 380В три фазы, измерьте напряжение в каждой из фаз. Напряжение во всех трех фазах должно совпадать.

Восстановление остаточного магнетизма

Проводить данную операцию только в случае нулевого напряжения на выходе электростанции и, если не был найден разрыв цепи генератора и приборной панели.
Для восстановления остаточного магнетизма, нужно подсоединить аккумулятор 12В к проводам, соединяющим диодный моствыпрямителя и набор щеток, и запустить двигатель. ВНИМАНИЕ: Необходимо снять крышку генератора и запустить двигатель. Убедитесь, что провода подсоединены правильно, и не пытайтесь отсоединить провода при включенном двигателе.

1. Снять 4 шурупа панели управления, чтобы получить доступ к щеткам.
2. Снять верхнюю крышку генератора.
3. Отметить плюсовой и минусовой провода, идущие от диодного моста выпрямителя к щеткам (1 и 2 на рисунке 4)
4. Отсоединить провода от диодного моста выпрямителя (3 и 4 на рисунке 4) и изолировать их.
5. Присоедините аккумулятор 12 В непосредственно к плюсовому и минусовому проводу щеток ротора (рисунок 5).
6. Установить панель с розетками на генератор.
7. Запустить двигатель и измерить напряжение в розетке.
8. Если причина в остаточном магнетизме, то выходное напряжение восстановится.
9. Отсоединить аккумулятор.
10. Снова присоединить провода к диодному мосту выпрямителя.
11. Запустить двигатель и измерить выходное напряжение.

Альтернативный способ

Если небольшая часть магнетизма сохраняется в роторе, то восстановить выходное напряжение можно, немного увеличив частоту вращения. При этом важно не превысить максимально допустимое число оборотов.

1. Запустить двигатель и дать ему нагреться.
2. Тягой управления дросселем медленно увеличить частоту вращения до 3600 мин-1, на 5 секунд.
3. Дать возможность двигателю восстановить обороты и снова проверить выходное напряжение в розетке.

Проверка фильтра EMC

Осуществить проверку фильтра EMC без специального оборудования невозможно.

Проверка составного трансформатора

Составной трансформатор состоит из трех простых трансформаторов, соединенных с силовой обмоткой и обмоткой возбуждения. Для проверки трансформатора найдите соответствующие разъемы и измерьте сопротивление на первичной (основной обмотке) и вторичной (обмотке возбуждения) обмотках.
Опираясь на таблицу сопротивления проводов, помните, что температура оказывает большое влияние на показания, значения могут расходиться с табличными до 20%. Замените составной трансформатор полностью, если неисправна одна из обмоток.

Для проверки ротора измерьте сопротивление на контактных кольцах. Проверьте, нет ли на них задиров.