Generator de curent alternativ fara perii
Brushless generator
Brushless generator
Functionare
Principiul de functionare a unui generator fara perii este ilustrat in schema bloc urmatoare:
Energia produsa este derivata dintr-un sistem cu bucla inchisa constand in principal dintr-un rotor excitator
al campului magnetic invartitor principal si un regulator automat de tensiune (precurtat, AVR = Automatic Voltage Regulator).
Procesul incepe in momentul in care motorul cu ardere interna incepe sa roteasca componentele interne ale alternatorului. Magnetismul rezidual al rotorului principal produce o tensiune alternativa foarte mica in statorul principal.
Regulatorul automat de tensiune (AVR) redreseaza aceasta tensiune, convertind-o in tensiune continua, apoi o aplica statorului excitator. Curentul continuu rezultat in statorul excitator creaza un camp magnetic care induce in spirele rotorului excitator o tensiune alternativa.
Aceasta tensiune alternativa este din nou convertita in tensiune continua (redresata) de catre diodele rotitoare (montate pe rotor). Cand aceasta tensiune continua apare pe rotorul principal este creat un camp magnetic mult mai puternic decat campul rezidual original si acesta induce o tensiune mare in statorul principal. Aceasta tensiune mare existenta in sistem induce o tensiune la fel de mare inapoi in rotorul principal, rezultand o tensiune continua ridicata.
Ciclul continua cu cresterea in continuare a tensiunii pana la nivelul corespunzator specific generatorului.
In acest punct, regulatorul automat de tensiune (AVR) incepe sa limiteze tensiunea care va fi aplicata infasurariilor statorului excitator, astfel ca va avea loc limitarea puterii totale de iesire a alternatorului.
Acest proces de crestere are loc in mai putin de o secunda.
Regulatorul automat de tensiune are o caracteristica Volt-Hertz care reduce proportional tensiunea reglata la viteze de rotatie reduse.
Cu titlu de exemplu se prezinta un tip reprezentativ de regulator cu larga utilizare in generatoarele fara perii:
SX-460 este un regulator automat de tensiune produs de Stamford, de tip tiristor cu control de faza, semialternanta,
constituind parte integranta a sistemelor de excitatie a generatoarelor fara perii.
In scopul reglarii corecte a tensiunii de iesire a generatorului, regulatorul poseda facilitati de protectie la subturatie si la pierderi pe sensor.
Energia pentru excitatie este derivata direct de la bornele generatorului.
Tensiunea pozitiva de amorsare de la nivelele reziduale este asigurata prin utilizarea unor dispozitive semiconductoare eficiente in circuitele de putere ale regulatorului.
Regulatorul este conectat cu infasurarile statorului principal si cu infasurarile campului excitator pentru a forma o bucla inchisa de control a tensiunii de iesire cu reglare sarcinii cu precizia de plus/minus 1%.
In plus, fiind alimentat din statorul principal, regulatorul deriveaza un esantion din tensiunea de pe infasurarile de iesire, necesar si pentru controului tensiunii. Ca raspuns la acest esantion de tensiune, regulatorul controleaza alimentarea cu energie a campului excitator si astfel campul principal, pentru a mentine tensiunea de iesire a masinii in limitele specificate, compensand sarcina, viteza, temperatura si factorul de putere al generatorului.
Un circuit de masurare a frecventei monitorizeaza permanent iesirea generatorului si realizeaza protectia la subturatie a sistemului de excitatie, prin reducerea tensiunii de iesire proportional cu scaderea vitezei sub un prag prestabilit.. Este prevazuta prin setarile de fabrica o ajustare manuala a punctului in care se limiteaza scaderea frecventei, UFRO (under frecquency roll off). Frecventa poate fi selectata cu usurinta, fie la 50Hz, fie la 60Hz, prin pozitionarea unui jumper de pe modul in pozitia corespunzatoare.
Este prevazuta si posibilitatea conectarii umui trimmer pentru reglarea de la distanta a tensiunii, permitand utilizatorului un reglaj fin al tensiunii de iesire.
Amplasare componente conectare, reglaj si semnalizare
Detalii proiectare - Schema bloc interna
In acest scop, AVR-ul trebuie obligatoriu deconectat complet, si, deasemenea deconectate sau scurtcircuitate temporar cu strapuri diodele rotitoare. Orice conexiune din partea de comanda trebuie deasemenea deconectata. Se va utiliza un Megger de 500V sau instrumente de test similare.
Trebuie deconectat orice conductor de impamantare conectat intre neutru si pamant si masurat iesirea fata de pamant.
Rezistenta de izolatie trebuie sa fie mai mare de 1MOhm. Daca rezistenta de izolatie este mai mica de 1MOhm trebuie procedat la uscarea bobinajelor.
Procesul incepe in momentul in care motorul cu ardere interna incepe sa roteasca componentele interne ale alternatorului. Magnetismul rezidual al rotorului principal produce o tensiune alternativa foarte mica in statorul principal.
Regulatorul automat de tensiune (AVR) redreseaza aceasta tensiune, convertind-o in tensiune continua, apoi o aplica statorului excitator. Curentul continuu rezultat in statorul excitator creaza un camp magnetic care induce in spirele rotorului excitator o tensiune alternativa.
Aceasta tensiune alternativa este din nou convertita in tensiune continua (redresata) de catre diodele rotitoare (montate pe rotor). Cand aceasta tensiune continua apare pe rotorul principal este creat un camp magnetic mult mai puternic decat campul rezidual original si acesta induce o tensiune mare in statorul principal. Aceasta tensiune mare existenta in sistem induce o tensiune la fel de mare inapoi in rotorul principal, rezultand o tensiune continua ridicata.
Ciclul continua cu cresterea in continuare a tensiunii pana la nivelul corespunzator specific generatorului.
In acest punct, regulatorul automat de tensiune (AVR) incepe sa limiteze tensiunea care va fi aplicata infasurariilor statorului excitator, astfel ca va avea loc limitarea puterii totale de iesire a alternatorului.
Acest proces de crestere are loc in mai putin de o secunda.
AVR - Automatic Voltage Regulator
Regulatorul automat de tensiune (AVR) mentine tensiunea in limite tolerabile, de la functionarea in gol, pana la mersul in plina sarcina.Regulatorul automat de tensiune are o caracteristica Volt-Hertz care reduce proportional tensiunea reglata la viteze de rotatie reduse.
Cu titlu de exemplu se prezinta un tip reprezentativ de regulator cu larga utilizare in generatoarele fara perii:
Regulatorul automat de tensiune (AVR) Stamford SX-460
In scopul reglarii corecte a tensiunii de iesire a generatorului, regulatorul poseda facilitati de protectie la subturatie si la pierderi pe sensor.
Energia pentru excitatie este derivata direct de la bornele generatorului.
Tensiunea pozitiva de amorsare de la nivelele reziduale este asigurata prin utilizarea unor dispozitive semiconductoare eficiente in circuitele de putere ale regulatorului.
Regulatorul este conectat cu infasurarile statorului principal si cu infasurarile campului excitator pentru a forma o bucla inchisa de control a tensiunii de iesire cu reglare sarcinii cu precizia de plus/minus 1%.
In plus, fiind alimentat din statorul principal, regulatorul deriveaza un esantion din tensiunea de pe infasurarile de iesire, necesar si pentru controului tensiunii. Ca raspuns la acest esantion de tensiune, regulatorul controleaza alimentarea cu energie a campului excitator si astfel campul principal, pentru a mentine tensiunea de iesire a masinii in limitele specificate, compensand sarcina, viteza, temperatura si factorul de putere al generatorului.
Un circuit de masurare a frecventei monitorizeaza permanent iesirea generatorului si realizeaza protectia la subturatie a sistemului de excitatie, prin reducerea tensiunii de iesire proportional cu scaderea vitezei sub un prag prestabilit.. Este prevazuta prin setarile de fabrica o ajustare manuala a punctului in care se limiteaza scaderea frecventei, UFRO (under frecquency roll off). Frecventa poate fi selectata cu usurinta, fie la 50Hz, fie la 60Hz, prin pozitionarea unui jumper de pe modul in pozitia corespunzatoare.
Este prevazuta si posibilitatea conectarii umui trimmer pentru reglarea de la distanta a tensiunii, permitand utilizatorului un reglaj fin al tensiunii de iesire.
Amplasare componente conectare, reglaj si semnalizare
Detalii proiectare - Schema bloc interna
Blocuri functionale:
- REZISTOARELE SESIZOARE din divizorul de tensiune primesc o fractiune din tensiunea de iesire a generatorului si o atenueaza. Acest lant de rezistoare de la intrare include potentiometrul de domeniu si trimmerul de reglare manuala care ajusteaza tensiunea generatorului. Tot in cadrul blocului de intrare avem si un redresor de precizie cu operational care converteste aceasta tensiune alternativa pentru procesarea in blocurile urmatoare.
- AMPLIFICATORUL / COMPARATOR PRINCIPAL - compara tensiunea sesizata cu "TENSIUNEA DE REFERINTA" si amplifica diferenta acestora (eroare) furnizand un semnal de control pentru dispozitivele de putere. Circuitul "RAMPA SI PIEDESTAL" si "DETECTOR DE NIVEL & DRIVER" controleaza perioada de conductie a dispozitivului de putere in fiecare semiperioada (control de faza) si prin urmare livreaza excitatia cu puterea necesara pentru a mentine tensiunea generatorului in limitele specificate. "CIRCUITUL DE STABILITATE" furnizeaza o reactie negativa de curent alternativ ajustabila pentru a asigura o stare de echilibru si un regim tranzitoriu performant al sistemului de control.
- DETECTORUL DE FRECVENTA SCAZUTA masoara perioada fiecarui ciclu electric si provoaca reducerea aproximativ liniara a tensiunii de referinta in raport cu viteza sub un prag prestabilit. Un LED va da o indicatie privind functionarea in subturatie.
- CIRCUITUL DE SINCRONIZARE furnizeaza un impuls scurt la trecerea prin zero a fiecarei semiperioade si este folosit pentru a sincroniza circuitul de subturatie si circuitul rampa si piedestal cu forma de unda a generatorului. Circuitul este precedat de un "FILTRU TRECE-JOS" pentru a preveni impulsurile false de trecere prin zero cauzate de formele de unda distorsionate.
- DISPOZITIVELE DE PUTERE sunt configurate ca tiristor semialternanta si dioda de fuga pentru a varia marimea curentului pentru campului excitator in raspuns la semnalul de eroare produs de comparatorul principal.
- SUPRESORUL s-a introdus pentru a preveni varfurile de tensiune care ar putea deteriora componentele AVR-ului si, deasemenea, pentru a reduce marimea zgomotului AVR-ului pe bornele de iesire ale generatorului.
- SURSA DE ALIMENTARE - componentele acesteia constau in diodele zener, rezistorul de balast si filtrul de netezire pentru a produce tensiunile necesare circuitelor integrate si referintei de tensiune.
Testul de izolatie al alternatorului
Inainte de pornirea ansamblului generator, dupa instalare sau reparatii, este necesara masurarea rezistentei de izolatie a bobinajelor.In acest scop, AVR-ul trebuie obligatoriu deconectat complet, si, deasemenea deconectate sau scurtcircuitate temporar cu strapuri diodele rotitoare. Orice conexiune din partea de comanda trebuie deasemenea deconectata. Se va utiliza un Megger de 500V sau instrumente de test similare.
Trebuie deconectat orice conductor de impamantare conectat intre neutru si pamant si masurat iesirea fata de pamant.
Rezistenta de izolatie trebuie sa fie mai mare de 1MOhm. Daca rezistenta de izolatie este mai mica de 1MOhm trebuie procedat la uscarea bobinajelor.
