淺析發(fā)電機組自動穩(wěn)壓器PCB電路

　　本例介紹的電發(fā)電機組自動穩(wěn)壓器PCB電路，具有穩(wěn)壓性能好、適應性強、成本低廉等特點，可用于各種中、小型內(nèi)燃發(fā)電機組和水電站等自動穩(wěn)壓，也可用于改造老式發(fā)電機組。

　　PCB電路工作原理該發(fā)電機組自動穩(wěn)壓器PCB電路由同步觸發(fā)電源PCB電路、弛張振蕩觸發(fā)器、穩(wěn)壓控制PCB電路、無功電流調(diào)節(jié)PCB電路、外動力不足保護PCB電路。

　　同步觸發(fā)電源PCB電路由電源變壓器T、整流二極管VD4~VD9、穩(wěn)壓二極管VS1和電阻器R1組成。

　　弛張振蕩觸發(fā)器PCB電路由晶體管V2、單結(jié)晶體管VU、電阻器R2~R5和電容器C2、C3組成。

　　穩(wěn)壓控制PCB電路由電源變壓器T、整流二極管VD10~VD15、電阻器R6~R8，電位器RP2、電容器C1和穩(wěn)壓二極管VS2、VS3組成。

　　無功電流調(diào)節(jié)PCB電路由電流互感器TA、電位器RP1、開關(guān)S1和整流二極管VD16~VDl9組成。

　　勵磁PCB電路由交流發(fā)電機G的等勵磁繞組WE;二極管VD1、VD2、晶閘管VT、K1的常閉觸點K1~1、熔斷器FU1等組成。

　　外動力不足保護PCB電路由電阻器R9~Rl2、二極管VD25~VD31、晶體管V1、電容器C4~C8和繼電器K2組成。

　　充磁PCB電路由充磁按鈕S2、二極管VD2O~VD24、K1的常閉觸點K1~2、熔斷器FU2和T的W4繞組組成。

　　來自發(fā)電機G的三相交流電壓晶經(jīng)T降壓后，在T的W5~W7繞組上產(chǎn)生30V三相正弦交流電壓，在W8~W1O繞組上產(chǎn)生18V三相正弦交流電壓。W5~W7繞組上的電壓經(jīng)VD4~VD9整流、R1限流降壓及VS1穩(wěn)壓后，產(chǎn)生15V梯形波直流電壓，作為弛張振蕩觸發(fā)器的同步電源;W8~W1O繞組上的電壓經(jīng)VD1O~VD15整流、R6和RP2限流降壓及C1濾波后，通過由R7、R8和VS2、VS3組成的橋式測量PCB電路加至弛張振蕩觸發(fā)器，作為其控制信號電壓。

　　在發(fā)電機G剛開始發(fā)電時，C兩端電壓(橋式測量PCB電路的輸入電壓)較低，VS2和VS3均不導通，弛張振蕩觸發(fā)器不工作。當發(fā)電機G的端電壓上升至200V時，VS2和VS3擊穿導通，使弛張振蕩觸發(fā)器工作，從VU的第一基極輸出脈沖波信號，該信號經(jīng)VD3加至VT的門極，作為其觸發(fā)信號。這樣，發(fā)電機在短時間內(nèi)建立起空載電壓。

　　隨著發(fā)電機端電壓的不斷升高，a、b兩端電壓逐漸下降。當發(fā)電機的端電壓超過40OV時，a、b兩端電壓降為OV，使V2截止，弛張振蕩觸發(fā)器停振，VU無脈沖信號輸出，VT截止，切斷了勵磁PCB電路的直流電源，使發(fā)電機的端電壓穩(wěn)定為400V(空載額定值)。一旦因負荷或其他原因使發(fā)電機的輸出端電壓下降時，a、b兩端電壓會立即上升，使V2導通，弛張振蕩觸發(fā)器振蕩工作，VU輸出的脈沖信號便VT受觸發(fā)導通，加大發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁電流，迫使發(fā)電機輸出電壓上升至額定負載電壓值。

　　當發(fā)電機并聯(lián)運行時，流過電流互感器TA的無功電流加大，使TA二次繞組上的感應電壓升高，該電壓經(jīng)RP1分流調(diào)節(jié)及VD16~VD19整流后，在R6上形成直流電壓降，從而改變a、b兩端電壓的高低。當無功電流增大時，a、b兩端電壓下降，使VT的導通角變小，發(fā)電機的無功電流降低。

　　當發(fā)電機的外動力(內(nèi)燃機、水輪機等)轉(zhuǎn)速不足時，發(fā)電機輸出電壓的頻率會明顯降低，這會使發(fā)電機和負載(交流電動機等)的工作電流上升，發(fā)電機因端電壓下降而勵磁電流加大使晶閘管VT過電流損壞，甚至還可能燒壞發(fā)電機。為了使發(fā)電機在外動力不足時停止發(fā)電，增加了由V1和K2等組成的外動力不足保護PCB電路。在發(fā)電機輸出電壓的頻率因外動力不足而降低時，V1導通，使K2通電吸合，其常開觸點接通，將VS1短路，弛張振蕩觸發(fā)器失去+15V電壓而停止工作，晶閘管VT失去觸發(fā)脈沖而截止，從而保護了發(fā)電機和晶閘管VT.

　　發(fā)電機G運轉(zhuǎn)后，由剩磁感應形成的單相低電壓(約12V)經(jīng)VD1半波整流形成直流電流并流過勵磁繞組WE，此微弱的勵磁電流使發(fā)電機定子發(fā)出高一些的低電壓。若發(fā)電機轉(zhuǎn)速已達額定值，這一正反饋過程使發(fā)電機在極短的時間內(nèi)(小于3S)建立起空載三相端電壓。當發(fā)電機電壓上升至200~300V時，K1通電吸合，其常閉觸點K1-1和K1-2斷開，改由VT導通供給勵磁電流。

　　發(fā)電機G在額定轉(zhuǎn)速下帶負荷運行時，其勵磁電流回路為：中性線N→勵磁繞組WE→晶閘管VT→熔斷器FU1→發(fā)電機的U輸出端(L1相)。

　　VD2為續(xù)流二極管，它并接在勵磁繞組WE兩端，在VT導通時截止，在VT截止時導通。

　　當發(fā)電機因長期停機未用或受潮等其他原因造成嚴重失磁時(正常時，發(fā)電機剩磁電壓為20V左右，失磁后降為6~10V)，將無法自行建立起空載電壓。此時可按一下充磁按鈕S2，失磁后的6~1OV電壓經(jīng)T的W4繞組升壓、VD2O~VD24整流后直接供給勵磁線圈WE，使發(fā)電機在失磁的情況下建立起空載電壓，而不用外接蓄電池。

　　RP2為電壓鎖定電位器，在發(fā)電機啟動運行后，調(diào)整RP2的阻值，使發(fā)電機的輸出電壓為400V(50Hz或60Hz)。

　　元器件選擇R1和R6均選用2W金屬膜電阻器;其余各電阻選用1/2W的金屬膜電阻器或碳膜電阻器。P1選用線繞可變電阻器;RP2選用2W精密電位器或可變電阻器。

　　C1、C2、C4、C6、C7和C9均選用耐壓值為25V的鋁電解電容器;C3、C5和C8均選用獨石電容器。

　　VD1選用2OA、400V的硅整流二極管，例如2CZ59F等型號;VD2選用5OA、400V的硅整流二極管，例如2CZ60F等型號;VD3~VD35均選用1N4007型硅整流二極管。

　　VS1~VS3均選用1W的硅穩(wěn)壓二極管。

　　V1選用S8550或3CG8550型硅PNP晶體管;V2選用2SA1O15或3CG1O15型硅PNP晶體管。

　　VU選用BT33F型單結(jié)晶體管。

　　VT選用5OA、400V以上的晶閘管。

　　K1和K2選用24V小型直流繼電器。