Глава IX
РЕГУЛЯТОРЫ И СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
§ 41. Угольные регуляторы напряжения
Для устойчивой работы аппаратуры связи необходима высокая стабильность питающего напряжения. Изменение напряжения питания может произойти в результате изменения напряжения в сети переменного тока или нагрузки. С увеличением нагрузки возрастает ток и падение напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямительного устройства. В результате этого снижается напряжение на нагрузке.
Чтобы сохранить напряжение на зажимах аппаратуры в заданных пределах, используют регуляторы и стабилизаторы напряжения. Стабилизаторы напряжения (или тока) в отличие от регуляторов являются нелинейными системами, меняющими свое сопротивление с изменением тока.
В электропитающих установках связи применяются: угольные регуляторы напряжения, стабилизаторы напряжения с дросселями насыщения, феррорезонансные стабилизаторы напряжения, стабилизаторы напряжения с кремниевыми сnабилитронами, транзисторные стабилизаторы напряжения.
Напряжение на нагрузке регулируется также при помощи противоэлементов и добавочных аккумуляторов.
Угольный регулятор напряжения (рис. 83) состоит из трех основных элементов: электромагнита ЭМ, подключенного параллельно нагрузке r и контролирующего напряжение на ней; угольного реостата УР, составленного из наложенных одна на другую полых угольных шайб Ш и включенного последовательно с нагрузкой; подвижного рычага Р, к которому прикреплена тяга Т с коромыслом К, нажимающим сверху на угольные шайбы.
Если ток в обмотке электромагнита отсутствует, пружина Пр удерживает правый конеw рычага Р в нижнем положении. В этом случае шайбы достаточно сильно сжаты, и поэтому сопротивление угольного реостата минимальное. При прохождении тока по обмотке электромагнита ЭМ на рычаг Р будет действовать сила притяжения якоря 7. В результате этого рычаг Р повернется против часовой стрелки, что уменьшит сжатие угольных шайб и увеличит сопротивление угольного реостата. Чем больше ток в обмотке электромагнита, тем меньше сжатие угольных шайб и больше сопротивление угольного реостата.
Рис. 83. Устройство и схема включения угольного регулятора напряжения
Рис. 84. Схема включения РУН для регулирования напряжения генератора переменного тока
Напряжение на нагрузке, включенной последовательно с угольным реостатом, UВЫХ = UВХ — IУГР. С повышением входного напряжения UВХ в первый момент увеличивается и выходное напряжение UВЫХ. Это вызовет увеличение тока, проходящего по обмотке электромагнита, и сопротивления угольного реостата rУР.
Падение напряжения на угольном реостате возрастает, а напряжение на выходе регулятора UВЫХ достигает приблизительно прежнего значения. Угольные регуляторы напряжения поддерживают стабилизируемое напряжение с точностью ±2,5—3 %, но имеют относительно низкий к. п. д., значительную инерционность регулирования напряжения.
Рассмотрим работу регулятора (РУН) при стабилизации напряжения генератора переменного тока (рис. 84). Угольный реостат УР соединен последовательно с обмоткой возбуждения ОВВ возбудителя генератора, а обмотка электромагнита ЭМ подключена к выходным зажимам генератора через выпрямитель В и регулируемый добавочный резистор rр. При номинальном выходном напряжении вся система автоматического регулирования напряжения находится в равновесии.
Равновесие нарушается с изменением выходного напряжения. Например, при увеличении выходного напряжения возрастает ток в обмотке электромагнита ЭМ, а значит и сила притяжения якоря к сердечнику. В результате увеличится сопротивление угольного реостата, снизятся ток Iовв в обмотке возбуждения возбудителя и его напряжение. Это приведет к уменьшению тока Iовг в обмотке возбуждения генератора, к восстановлению напряжения генератора.
Угольные регуляторы напряжения используются для стабилизации напряжений в накальных и анодных цепях постоянного тока аппаратуры проводной связи. В этом случае они монтируются на специальных стойках автоматического регулирования напряжения (САРН). В новой аппаратуре связи вместо угольных регуляторов применяются статические полупроводниковые стабилизаторы, которые отличаются высокой надежностью, точностью стабилизации и отсутствием механических подвижных деталей.