نحوه کار و کاربرد تثبیت کننده ولتاژ (تنظیم کننده ولتاژ خودکار)

ولتاژ خودکارتنظیم کنندهولتاژ شبکه، ژنراتور، ترانسفورماتور یا فیدر را تنظیم می‌کند. هنگامی که یک بار الکتریکی از شبکه، ژنراتور یا ترانسفورماتور جریان می‌کشد، افت ولتاژ در خط انتقال یا کابل رخ می‌دهد. محیط انتقال دارای مقاومت خاصی است و افت ولتاژ IR در خط انتقال منجر به ولتاژ پایین‌تر در انتهای گیرنده می‌شود. افت ولتاژ در خط به ضریب توان بار بستگی دارد. بارهایی با ضریب توان پایین‌تر جریان بیشتری مصرف می‌کنند و در نتیجه افت ولتاژ بیشتری ایجاد می‌شود.

حفظ ولتاژ مطابق با ولتاژ نامی بار الکتریکی ضروری است. اگر ولتاژ تغذیه در محدوده ولتاژ نامی نباشد، عملکرد تجهیزات الکتریکی بدتر خواهد شد. تنظیم کننده ولتاژ دستگاهی است که ولتاژ خروجی را کنترل کرده و آن را در محدوده تعیین شده حفظ می کند.

۱. روش‌های مختلفی برای تنظیم ولتاژ منبع تغذیه AC و DC وجود دارد:

ولتاژ فیدرهای با طول مساوی در یک سیستم DC توسط ژنراتورهای کمپوند تنظیم می‌شود. با این حال، اگر طول فیدرها نابرابر باشد، ولتاژ توسط تقویت‌کننده‌های فیدر تنظیم می‌شود. ترانسفورماتورهای افزاینده، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ القایی، خازن‌های شنت، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار (ای وی آرs) و غیره. ولتاژ منبع تغذیه AC را تنظیم می‌کنند. پس از درک ضرورت تنظیم‌کننده‌های ولتاژ، در مورد چگونگی حفظ ولتاژ مورد نیاز بحث خواهیم کرد.

۲. اصول کار رگولاتور ولتاژ:

کنترل‌کننده تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار، ولتاژ واقعی را با نقطه تنظیم مقایسه می‌کند و یک سیگنال خطا تولید می‌کند که منبع تغذیه تحریک را کنترل می‌کند. خروجی پس از کاهش ولتاژ از طریق ترانسفورماتور ولتاژ، از خروجی ژنراتور گرفته می‌شود. یکسوکننده کنترل‌شده سیلیکونی (SCR) ولتاژ خروجی تحریک را کنترل می‌کند.

وقتی ولتاژ تولید شده کمتر از نقطه تنظیم باشد، کنترلر یک سیگنال خطای تقویت‌شده تولید می‌کند که زاویه آتش SCR را کاهش می‌دهد و در نتیجه ولتاژ تحریک افزایش می‌یابد. افزایش ولتاژ تحریک منجر به افزایش جریان میدان و شار میدان می‌شود. بنابراین، ولتاژ ژنراتور نیز افزایش می‌یابد تا به نقطه تنظیم تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار برسد. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که بار روی ژنراتور افزایش یابد.

اگر ژنراتور با بار کم یا بدون بار کار کند، ولتاژ آن ممکن است از مقدار تنظیم شده تجاوز کند. برای حل این مشکل، کنترلر یک سیگنال خطای تقویت شده تولید می‌کند که زاویه آتش SCR را افزایش می‌دهد و در نتیجه ولتاژ تحریک کاهش می‌یابد. کاهش ولتاژ تحریک منجر به کاهش جریان میدان و شار میدان می‌شود. کاهش شار میدان، به نوبه خود، ولتاژ خروجی ژنراتور را کاهش می‌دهد.

برای حفظ خروجی ولتاژ ثابت، سیستم تحریک ژنراتور AC باید مطابق با تغییرات ناگهانی بار تنظیم شود. اینجاست که تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار (AVR) وارد عمل می‌شود. AVR جریان میدان تحریک را کنترل کرده و ولتاژ خروجی را تغییر می‌دهد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که در طول نوسانات شدید، AVR ممکن است به سرعت مورد نیاز پاسخ ندهد.

یک رگولاتور ولتاژ با واکنش سریع بر اساس اصل فراجهش برای دستیابی به پاسخ سریع استفاده می‌شود. طبق این اصل، هنگامی که بار افزایش می‌یابد، ولتاژ تحریک نیز افزایش می‌یابد. با این حال، قبل از اینکه ولتاژ به مقدار مربوط به افزایش تحریک برسد، رگولاتور ولتاژ، تحریک را به مقدار مناسب کاهش می‌دهد. این امر تضمین می‌کند که ولتاژ در محدوده مورد نیاز باقی می‌ماند و از هرگونه آسیب به سیستم جلوگیری می‌کند.

۳. کاربرد تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار:

این ولتاژ سیستم را تنظیم می‌کند تا دستگاه را به عملکرد پایدار نزدیک‌تر کند.

وقتی چندین آلترناتور به صورت موازی کار می‌کنند، بار راکتیو را بین خود تقسیم می‌کنند.

تنظیم کننده ولتاژ خودکار، اضافه ولتاژ ناشی از قطع ناگهانی بار در سیستم را کاهش می‌دهد.

در شرایط خطا، تحریک سیستم را افزایش می‌دهد تا اطمینان حاصل شود که حداکثر توان سنکرون در طول رفع خطا در دسترس است.