淺析發(fā)電機(jī)組自動(dòng)穩(wěn)壓器PCB電路

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

PCB電路工作原理該發(fā)電機(jī)組自動(dòng)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(dòng)力不足保護(hù)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(lì)磁PCB電路由交流發(fā)電機(jī)G的等勵(lì)磁繞組WE;二極管VD1、VD2、晶閘管VT、K1的常閉觸點(diǎn)K1~1、熔斷器FU1等組成。

外動(dòng)力不足保護(hù)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(diǎn)K1~2、熔斷器FU2和T的W4繞組組成。

來自發(fā)電機(jī)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(jī)G剛開始發(fā)電時(shí)，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(dǎo)通，弛張振蕩觸發(fā)器不工作。當(dāng)發(fā)電機(jī)G的端電壓上升至200V時(shí)，VS2和VS3擊穿導(dǎo)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(jī)在短時(shí)間內(nèi)建立起空載電壓。

隨著發(fā)電機(jī)端電壓的不斷升高，a、b兩端電壓逐漸下降。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓超過40OV時(shí)，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(lì)磁PCB電路的直流電源，使發(fā)電機(jī)的端電壓穩(wěn)定為400V(空載額定值)。一旦因負(fù)荷或其他原因使發(fā)電機(jī)的輸出端電壓下降時(shí)，a、b兩端電壓會(huì)立即上升，使V2導(dǎo)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(dǎo)通，加大發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流，迫使發(fā)電機(jī)輸出電壓上升至額定負(fù)載電壓值。

當(dāng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，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(yīng)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(dāng)無功電流增大時(shí)，a、b兩端電壓下降，使VT的導(dǎo)通角變小，發(fā)電機(jī)的無功電流降低。

當(dāng)發(fā)電機(jī)的外動(dòng)力(內(nèi)燃機(jī)、水輪機(jī)等)轉(zhuǎn)速不足時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率會(huì)明顯降低，這會(huì)使發(fā)電機(jī)和負(fù)載(交流電動(dòng)機(jī)等)的工作電流上升，發(fā)電機(jī)因端電壓下降而勵(lì)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(jī)。為了使發(fā)電機(jī)在外動(dòng)力不足時(shí)停止發(fā)電，增加了由V1和K2等組成的外動(dòng)力不足保護(hù)PCB電路。在發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率因外動(dòng)力不足而降低時(shí)，V1導(dǎo)通，使K2通電吸合，其常開觸點(diǎn)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(hù)了發(fā)電機(jī)和晶閘管VT.

發(fā)電機(jī)G運(yùn)轉(zhuǎn)后，由剩磁感應(yīng)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(lì)磁繞組WE，此微弱的勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)定子發(fā)出高一些的低電壓。若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)額定值，這一正反饋過程使發(fā)電機(jī)在極短的時(shí)間內(nèi)(小于3S)建立起空載三相端電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓上升至200~300V時(shí)，K1通電吸合，其常閉觸點(diǎn)K1-1和K1-2斷開，改由VT導(dǎo)通供給勵(lì)磁電流。

發(fā)電機(jī)G在額定轉(zhuǎn)速下帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其勵(lì)磁電流回路為：中性線N→勵(lì)磁繞組WE→晶閘管VT→熔斷器FU1→發(fā)電機(jī)的U輸出端(L1相)。

VD2為續(xù)流二極管，它并接在勵(lì)磁繞組WE兩端，在VT導(dǎo)通時(shí)截止，在VT截止時(shí)導(dǎo)通。

當(dāng)發(fā)電機(jī)因長期停機(jī)未用或受潮等其他原因造成嚴(yán)重失磁時(shí)(正常時(shí)，發(fā)電機(jī)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(shí)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(lì)磁線圈WE，使發(fā)電機(jī)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(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，調(diào)整RP2的阻值，使發(fā)電機(jī)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(dú)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。