Funktionsweise und Anwendung eines Spannungsstabilisators (automatischer Spannungsregler)

Automatische SpannungReglerRegelt die Spannung des Netzes, Generators, Transformators oder Zubringers. Wenn ein elektrischer Verbraucher Strom aus dem Netz, Generator oder Transformator bezieht, entsteht ein Spannungsabfall in der Übertragungsleitung oder im Kabel. Das Übertragungsmedium weist einen gewissen Widerstand auf, und der IR-Spannungsabfall in der Übertragungsleitung führt zu einer niedrigeren Spannung am Empfangsende. Der Spannungsabfall in der Leitung hängt vom Leistungsfaktor des Verbrauchers ab. Verbraucher mit geringerem Leistungsfaktor verbrauchen mehr Strom, was zu einem höheren Spannungsabfall führt.

Es ist wichtig, die Spannung entsprechend der Nennspannung der elektrischen Last zu halten. Liegt die Versorgungsspannung nicht im Nennspannungsbereich, verschlechtert sich die Leistung des elektrischen Geräts. Ein Spannungsregler ist ein Gerät, das die Ausgangsspannung regelt und innerhalb der eingestellten Grenzen hält.

1. Es gibt verschiedene Methoden zur Regulierung der Spannung der Wechsel- und Gleichstromversorgung:

Die Spannung gleich langer Zuleitungen in einem Gleichstromsystem wird durch Verbundgeneratoren geregelt. Bei ungleich langen Zuleitungen wird die Spannung jedoch durch Zuleitungsverstärker geregelt. Aufwärtstransformatoren, induktive Spannungsregler, Shunt-Kondensatoren, automatische Spannungsregler (AVRs) usw. regeln die Wechselstromversorgungsspannung. Nachdem wir die Notwendigkeit von Spannungsreglern verstanden haben, werden wir besprechen, wie sie die erforderliche Spannung aufrechterhalten.

2. Funktionsprinzip des Spannungsreglers:

Der Regler des automatischen Spannungsreglers vergleicht die Istspannung mit dem Sollwert und gibt ein Fehlersignal aus, das die Erregerstromversorgung steuert. Die Ausgangsspannung wird vom Generatorausgang nach Spannungsreduzierung durch den Spannungstransformator übernommen. Der Silizium-Gleichrichter (SCR) regelt die Ausgangsspannung des Erregers.

Wenn die erzeugte Spannung unter dem Sollwert liegt, gibt der Regler ein verstärktes Fehlersignal aus, das den Zündwinkel des Thyristors reduziert und so die Erregerspannung erhöht. Die erhöhte Erregerspannung führt zu einem Anstieg des Feldstroms und des Feldflusses. Dadurch steigt auch die Generatorspannung an, bis sie den Sollwert des automatischen Spannungsreglers erreicht. Dies geschieht, wenn die Belastung des Generators zunimmt.

Läuft der Generator mit geringer oder keiner Last, kann seine Spannung den eingestellten Wert überschreiten. Um dieses Problem zu lösen, gibt der Regler ein verstärktes Fehlersignal aus, das den Zündwinkel des Thyristors vergrößert und so die Erregerspannung senkt. Die sinkende Erregerspannung führt zu einer Verringerung des Feldstroms und des Feldflusses. Die Verringerung des Feldflusses wiederum reduziert die Ausgangsspannung des Generators.

Um eine konstante Spannungsabgabe zu gewährleisten, muss sich das Erregersystem des Wechselstromgenerators an plötzliche Laständerungen anpassen. Hier kommt der automatische Spannungsregler (AVR) ins Spiel. Er regelt den Erregerfeldstrom und verändert die Ausgangsspannung. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der AVR bei starken Schwankungen möglicherweise nicht so schnell reagiert wie nötig.

Um eine schnelle Reaktion zu erreichen, wird ein schnell reagierender Spannungsregler nach dem Overshoot-Prinzip eingesetzt. Nach diesem Prinzip steigt mit zunehmender Last auch die Erregerspannung. Bevor die Spannung jedoch den der erhöhten Erregung entsprechenden Wert erreicht, reduziert der Spannungsregler die Erregung auf den entsprechenden Wert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Spannung im erforderlichen Bereich bleibt und Schäden am System vermieden.

3.Anwendung des automatischen Spannungsreglers:

Es reguliert die Systemspannung, um die Maschine näher an einen stabilen Betrieb heranzuführen.

Wenn mehrere Generatoren parallel betrieben werden, teilen sie sich die Blindlast auf.

Der automatische Spannungsregler reduziert die Überspannung, die durch plötzlichen Lastverlust im System entsteht.

Unter Fehlerbedingungen verstärkt es die Erregung des Systems, um sicherzustellen, dass während der Fehlerbeseitigung die maximale synchrone Leistung zur Verfügung steht.