Автоматический регулятор напряжения используется для регулирования напряжения. Он принимает колебания напряжения и превращает их в постоянное напряжение. Колебания напряжения в основном происходят из-за изменения нагрузки на систему питания. Изменение напряжения повреждает оборудование энергосистемы. Изменением напряжения можно управлять, установив оборудование для контроля напряжения в нескольких местах, таких как трансформаторы, генератор, фидеры и т. Д., Регулятор напряжения предусмотрен в нескольких точках энергосистемы для управления изменениями напряжения.

В системе электропитания постоянного тока напряжение можно контролировать с помощью комбинированных генераторов в случае фидеров одинаковой длины, но в случае фидеров различной длины напряжение на конце каждого фидера поддерживается постоянным с помощью усилителя фидера. В системе переменного тока напряжение можно контролировать с помощью различных методов, таких как повышающие трансформаторы, индукционные регуляторы, шунтирующие конденсаторы и т. Д.

Принцип работы регулятора напряжения

Работает по принципу обнаружения ошибок. Выходное напряжение генератора переменного тока получают через потенциальный трансформатор, а затем его выпрямляют, фильтруют и сравнивают с эталоном. Разница между фактическим напряжением и опорным напряжением известна как напряжение ошибки . Это напряжение ошибки усиливается усилителем и затем подается на главный возбудитель или пилотный возбудитель.

Таким образом, усиленные сигналы ошибки управляют возбуждением основного или пилотного возбудителя посредством импульса или ускорения (т.е.е. контролирует колебания напряжения). Управление выходом возбудителя приводит к контролю напряжения на клеммах главного генератора.

Применение автоматического регулятора напряжения

Основные функции AVR заключаются в следующем.

1. Он контролирует напряжение системы и обеспечивает работу машины ближе к устойчивой устойчивости.
2. Делит реактивную нагрузку между генераторами, работающими параллельно.
3. Автоматические регуляторы напряжения снижают перенапряжения, возникающие из-за внезапной потери нагрузки в системе.
4. Повышает возбуждение системы в условиях неисправности, так что максимальная мощность синхронизации существует во время устранения неисправности.

При внезапном изменении нагрузки в генераторе должно произойти изменение в системе возбуждения, чтобы обеспечить такое же напряжение в новых условиях нагрузки. Это можно сделать с помощью автоматического регулятора напряжения. Оборудование автоматического регулятора напряжения работает в поле возбудителя и изменяет выходное напряжение возбудителя и ток поля.Во время сильного колебания АРВ не дает быстрого ответа.

Для получения быстрого отклика используются быстродействующие регуляторы напряжения, основанные на , превышающие принцип марки . По метке перерегулирования при увеличении нагрузки возбуждение системы также возрастает. Перед увеличением напряжения до значения, соответствующего повышенному возбуждению, регулятор уменьшает возбуждение до нужного значения.

Типы конструкции, работы и дизайна

Точно так же, как в ситуациях, когда нам необходимо регулировать напряжение в наших конструкциях, существуют сценарии, в которых нам необходимо регулировать ток, который подается на определенную часть нашей цепи. В отличие от преобразования (переключения с одного уровня напряжения на другой), которое обычно является одной из основных причин регулирования напряжения, регулирование тока обычно заключается в поддержании постоянного тока, который подается, независимо от изменений сопротивления нагрузки или входного напряжения.Цепи (встроенные или нет), которые используются для обеспечения постоянного тока питания , называются (постоянными) регуляторами тока , и они очень часто используются в силовой электронике.

Несмотря на то, что в последние годы регуляторы тока использовались в нескольких приложениях, они, возможно, до недавнего времени не были одной из самых популярных тем в дискуссиях о дизайне электроники. В настоящее время регуляторы достигли своего рода повсеместного статуса благодаря своим важным приложениям в области светодиодного освещения среди других приложений.

В сегодняшней статье мы рассмотрим эти регуляторы тока и рассмотрим принципы их работы, их конструкцию, типы и области применения, а также .

Принцип действия регулятора тока

Работа регулятора тока аналогична работе регулятора напряжения, причем основным отличием является параметр, который они регулируют, и количество, которое они изменяют для обеспечения своего выхода. В регуляторах напряжения ток изменяется для достижения требуемого уровня напряжения, в то время как регуляторы тока обычно предполагают изменения напряжения / сопротивления для достижения требуемого выходного тока.Таким образом, хотя это возможно, обычно трудно одновременно регулировать напряжение и ток в цепи.

Чтобы понять, как работают текущие регуляторы, нужно быстро взглянуть на закон Ома;

  V = IR или I = V / R  

Это означает, что для поддержания постоянного тока на выходе эти два свойства (напряжение и сопротивление) должны поддерживаться постоянными в цепи или настраиваться таким образом, чтобы при изменении одного из них значение другого регулировалось соответствующим образом для сохранения тот же выходной ток.Таким образом, регулирование тока включает в себя настройку либо напряжения, либо сопротивления в цепи , либо обеспечение того, что значения сопротивления и сопротивления не изменяются независимо от требований / воздействий подключенной нагрузки.

Текущий Регулятор Работает

Чтобы правильно описать, как работает регулятор тока, давайте рассмотрим принципиальную схему ниже.

Переменный резистор в схеме выше используется для представления действий регулятора тока.Мы будем предполагать, что переменный резистор автоматизирован и может автоматически настраивать собственное сопротивление. Когда цепь запитана, переменный резистор регулирует свое сопротивление, чтобы компенсировать изменения тока из-за изменения сопротивления нагрузки или напряжения питания. Из базового класса электричества вы должны помнить, что когда нагрузка, которая по существу является сопротивлением (+ емкость / индуктивность), увеличивается, происходит эффективное падение тока и наоборот. Таким образом, когда нагрузка в цепи увеличивается (увеличение сопротивления), а не падение тока, переменный резистор уменьшает свое собственное сопротивление, чтобы компенсировать повышенное сопротивление и обеспечивать то же течение тока.Таким же образом, когда сопротивление нагрузки уменьшается, переменное сопротивление увеличивает свое собственное сопротивление, чтобы компенсировать снижение, тем самым поддерживая значение выходного тока.

Другой подход в регулировании тока заключается в подключении достаточно высокого резистора параллельно с нагрузкой так, чтобы в соответствии с законами основного электричества ток протекал по пути с наименьшим сопротивлением, который в этом случае будет проходить через нагрузку, с только незначительное количество тока, протекающего через высокоомный резистор.

Эти изменения также влияют на напряжение, так как некоторые регуляторы тока поддерживают ток на выходе, изменяя напряжение. Таким образом, практически невозможно регулировать напряжение на том же выходе, где регулируется ток.

Конструкция регуляторов тока

Регуляторы тока обычно реализуются с использованием регуляторов напряжения на основе микросхем, таких как MAX1818 и LM317, или с использованием пассивных и активных компонентов желе, таких как транзисторы и стабилитроны.

Проектирование регуляторов тока с использованием регуляторов напряжения

Для проектирования регуляторов тока, использующих регуляторы напряжения на основе микросхемы, этот метод обычно включает в себя настройку регуляторов напряжения с постоянным сопротивлением нагрузки, и обычно используются линейные регуляторы напряжения, поскольку напряжение между выходом линейных регуляторов и их заземлением обычно Таким образом, жестко регулируемый постоянный резистор может быть вставлен между клеммами так, чтобы фиксированный ток протекал к нагрузке.Хороший пример дизайна на основе этого был опубликован в одной из публикаций EDN Budge Ing в 2016 году.

Используемая схема использует линейный регулятор LDO MAX1818 для создания стабилизированного источника питания постоянного тока. Источник питания (показанный на рисунке выше) был спроектирован таким образом, что он подает на RLOAD постоянный ток, равный I = 1,5 В / ROUT. Где 1,5 В — это заданное выходное напряжение MAX1818 , но его можно изменить с помощью внешнего резистивного делителя.

Чтобы обеспечить оптимальную производительность конструкции, напряжение на входной клемме MAX1818 должно быть до 2,5 В и не более 5,5 В, так как это рабочий диапазон, указанный в техническом паспорте. Чтобы удовлетворить это условие, выберите значение ROUT, которое позволяет от 2,5 В до 5,5 В между IN и GND. Например, при нагрузке, скажем, 100 Ом с 5 В VCC, устройство работает правильно с ROUT выше 60 Ом, поскольку значение допускает максимальный программируемый ток 1,5 В / 60 Ом = 25 мА. Напряжение на устройстве в этом случае равно минимально допустимому значению: 5 В — (25 мА × 100 Ом) = 2.5V.

Другие линейные регуляторы, такие как LM317, также могут использоваться в аналогичном процессе проектирования, но одно из главных преимуществ , которые имеют интегральные схемы, такие как MAX1818, по сравнению с другими, заключается в том, что они включают в себя тепловое отключение, что может быть очень важным в текущем регулировании , поскольку температура микросхемы имеет тенденцию нагреваться при подключении нагрузок с высокими требованиями к току.

Для регулятора тока на основе LM317 рассмотрите схему ниже;

LM317 разработаны таким образом, что регулятор продолжает регулировать свое напряжение до тех пор, пока напряжение между его выходным контактом и его регулировочным контактом не станет равным 1.25 В, и как таковой делитель обычно используется при реализации в ситуации с регулятором напряжения. Но для нашего случая использования в качестве регулятора тока это на самом деле очень просто для нас, потому что, поскольку напряжение постоянно, все, что нам нужно сделать, чтобы сделать ток постоянным, это просто вставить резистор последовательно между выводом Vout и ADJ как показано на схеме выше. Таким образом, мы можем установить выходной ток в фиксированное значение, которое задается с помощью;

  I = 1,25 / R 
 

, где значение R является определяющим фактором значения выходного тока.

Чтобы создать регулятор переменного тока, нам нужно только добавить переменный резистор в схему вместе с другим резистором, чтобы создать делитель на регулируемом штыре, как показано на рисунке ниже.

Работа схемы такая же, как и предыдущая, с той разницей, что ток можно регулировать в цепи, поворачивая ручку потенциометра для изменения сопротивления. Напряжение на R составляет:

  V = (1 + R1 / R2) x 1.25  

Это означает, что ток через R определяется как;

  I  R  = (1,25 / R) x (1+ R1 / R2). 
 

Это дает цепи текущий диапазон I = 1,25 / R и (1,25 / R) x (1 + R1 / R2)

Зависит от заданного тока; убедитесь, что номинальная мощность резистора R может выдержать величину тока, который будет проходить через него.

Преимущества и недостатки использования LDO в качестве регулятора тока

Ниже приведены некоторые преимущества для выбора подхода линейного стабилизатора напряжения.

1. ИС регулятора имеют встроенную защиту от перегрева, которая может пригодиться при подключении нагрузок с чрезмерным током.
2. ИС регулятора имеют больший допуск для больших входных напряжений и в значительной степени поддерживают высокое рассеивание мощности.
3. Подход с использованием интегральных микросхем включает в себя использование меньшего количества компонентов с добавлением всего лишь нескольких резисторов в большинстве случаев, за исключением случаев, когда требуются более высокие токи и подключены силовые транзисторы.Это означает, что вы можете использовать одну и ту же микросхему для регулирования напряжения и тока.
4. Сокращение количества компонентов может означать снижение стоимости внедрения и времени проектирования.

Недостатки:

С другой стороны, конфигурации, описанные в подходе интегральных микросхем регулятора, обеспечивают подачу тока покоя от регулятора к нагрузке в дополнение к регулируемому выходному напряжению. Это приводит к ошибке, которая может быть недопустимой в определенных приложениях.Однако это можно уменьшить, выбрав регулятор с очень низким током покоя.

Другим недостатком подхода регулятора IC является отсутствие гибкости в дизайне.

Помимо использования интегральных микросхем регулятора напряжения, регуляторы тока также могут быть разработаны с использованием частей из желе, включая транзисторы, операционные усилители и стабилитрон с необходимыми резисторами. Стабилитрон используется в схеме, вероятно, как ежу понятно, как будто вы помните, что стабилитрон используется для регулирования напряжения.Конструкция регулятора тока с использованием этих частей является наиболее гибкой, поскольку их обычно легко интегрировать в существующие схемы.

с использованием транзисторов

Мы рассмотрим два дизайна в этом разделе. Первый будет использовать только транзисторы, а второй будет представлять собой сочетание операционного усилителя и силового транзистора .

Для одного с транзисторами, рассмотрите схему ниже.

Регулятор тока, описанный в схеме выше, является одной из самых простых конструкций регулятора тока. Это регулятор тока низкого напряжения ; Я подключился после нагрузки до земли. Он состоит из трех ключевых компонентов; управляющий транзистор (2N5551), силовой транзистор (TIP41) и шунтирующий резистор (R). Шунт, который по сути является резистором низкого значения, используется для измерения тока, протекающего через нагрузку.Когда цепь включена, на шунте отмечается падение напряжения. Чем выше значение сопротивления нагрузки RL, тем больше падение напряжения на шунте. Падение напряжения на шунте действует как триггер для управляющего транзистора, так что чем больше падение напряжения на шунте, тем больше транзистор проводит и регулирует напряжение смещения, приложенное к базе силового транзистора, для увеличения или уменьшения проводимости с помощью Резистор R1 действует как резистор смещения.

Как и в других цепях, переменный резистор может быть добавлен параллельно шунтирующему резистору для изменения уровня тока путем изменения величины напряжения, приложенного к базе управляющего транзистора.

с использованием операционного усилителя

Для второго пути проектирования рассмотрим схему ниже;

Эта схема основана на операционном усилителе , , и, как и в примере с транзистором, она также использует шунтирующий резистор для измерения тока. Падение напряжения на шунте подается в операционный усилитель, который затем сравнивает его с опорным напряжением, установленным стабилитроном ZD1.Операционный усилитель компенсирует любые расхождения (высокие или низкие) в двух входных напряжениях, регулируя его выходное напряжение. Выходное напряжение операционного усилителя связано с мощным полевым транзистором, и проводимость происходит в зависимости от приложенного напряжения.

Основное различие между этой конструкцией и первым из них является источник опорного напряжения осуществляется диодом Зенера. Обе эти конструкции являются линейными, и при высоких нагрузках будет выделяться большое количество тепла, поэтому радиаторы должны быть присоединены к ним для рассеивания тепла.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом этого подхода к проектированию является гибкость, которую он предоставляет дизайнеру. Части могут быть выбраны, и дизайн может быть настроен на вкус без каких-либо ограничений, связанных с внутренней схемой, которая характеризует подход, основанный на IC регулятора.

С другой стороны, этот подход имеет тенденцию быть более утомительным, трудоемким, требует большего количества деталей, громоздким, подверженным отказам и более дорогим по сравнению с подходом, основанным на регуляторе IC.

Применение регуляторов тока

Регуляторы постоянного тока находят применение во всех видах устройств, от цепей питания, до цепей зарядки аккумулятора, до светодиодных драйверов и других приложений, где необходимо регулировать фиксированный ток независимо от применяемой нагрузки.

Вот и все для этой статьи! Надеюсь, вы узнали одну или две вещи.

До следующего раза!

Принцип работы Анимация

Регулятор воздушного фильтра

Воздушные фильтры характеризуются пропускной способностью, микронным размером фильтрующего материала и типом материала; экран, спеченный пластик или металл или другой материал.

Фильтры накапливают мусор и должны быть очищены и носитель заменен на регулярной основе. Срок службы носителя обычно основан на перепаде давления не более 5 фунтов на квадратный дюйм на устройстве.

Когда вы поворачиваете регулировочный винт до определенного заданного значения, пружина прижимает вниз к верхней части мембранного узла. Эта нисходящая сила открывает клапан подачи. Выходное давление течет через выходное отверстие и проход в контрольную камеру, где оно создает направленную вверх силу в нижней части мембранного узла.

Когда достигается заданное значение, сила пружины, которая действует в верхней части узла мембраны, уравновешивается с силой выходного давления, которая действует в нижней части узла мембраны и закрывает клапан подачи.

Когда выходное давление увеличивается выше заданного значения, узел мембраны перемещается вверх, чтобы закрыть подающий клапан и открыть выпускной клапан. Выходное давление течет через выпускной клапан и выходит из выпускного отверстия сбоку блока, пока не достигнет заданного значения.

Статьи, которые вам могут понравиться:

Что такое инструментальный коллектор воздуха?

Характеристики регулирующего клапана

Что такое привод электродвигателя?

Манометры с диафрагмой

Что такое поршневой обратный клапан?