電壓調整器
[拼音]：dianya tiaozhengqi
[外文]：voltage regulator
能感受輸出電壓電流變化并按一定規(guī)律對發(fā)電機的輸出電壓產(chǎn)生調整作用的組合電器裝置。對發(fā)電機輸出電壓的調整，通常是通過自動調整其勵磁電流來實現(xiàn)，故又將電壓調整器稱為自動勵磁調整器。
發(fā)展簡史
1900～1920年間，出現(xiàn)振動式和分段電阻式電壓調整器。它主要利用電動機械力的作用逐段地改變直流勵磁回路的電阻值，以調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。20年代，出現(xiàn)了碳阻式調整器，利用改變電磁吸力的大小，調節(jié)碳片電阻間的接觸壓力，以連續(xù)調節(jié)其電阻值，達到調節(jié)發(fā)電機輸出電壓的目的。30年代，由于電子管和離子管的發(fā)展，電子與離子式勵磁調整器得到了運用。40～60年代由于磁放大器的發(fā)展，磁放大器式勵磁調整器取代了電子和離子式調整器。70年代，由于半導體和晶體管性能的提高，同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)逐步以晶閘管靜止勵磁機或旋轉交流勵磁機取代了直流勵磁機。電壓調整器發(fā)展成由電子器件構成，用控制晶閘管整流元件的導通角度來實現(xiàn)勵磁電流的調整。80年代，隨著電子計算機技術的發(fā)展，逐漸采用微處理機或微型計算機的電壓調整器，其性能更為優(yōu)越。
發(fā)電機外特性
無論是直流或交流發(fā)電機，其輸出端電壓的大小均正比于發(fā)電機轉子的旋轉速度和發(fā)電機磁場的強弱。對于交流同步發(fā)電機，轉速是恒定的，因此端電壓僅與磁場的強弱有關。改變發(fā)電機的勵磁電流即可調整發(fā)電機的端電壓。如果發(fā)電機保持額定轉速和空載額定勵磁電流不變，則發(fā)電機的空載端電壓為額定電壓。發(fā)電機輸出電流后，由于發(fā)電機的繞組流過電流時，對發(fā)電機的勵磁磁場產(chǎn)生影響，發(fā)電機的端電壓也將發(fā)生變化。 圖1為交流同步發(fā)電機的外特性。當接入的是電阻性負載，輸出額定電流Ie時，端電壓降低不多。當接入電感性負載時，發(fā)電機輸出電流產(chǎn)生的磁場對勵磁磁場有減弱作用，因而端電壓有較大的下降。若接入容性負載時，輸出電流對勵磁磁場有加強作用，因而端電壓會上升。
電壓調整器的主要功能
電壓調整器具有以下功能：
（1）維持發(fā)電機的電壓為給定水平。由于負載電流的變化對發(fā)電機的端電壓有影響，端電壓變化過大將對電力系統(tǒng)與用電設備產(chǎn)生許多不利因素和問題，因此發(fā)電機的勵磁電流必須適應電壓的變化，及時給以迅速而自動的調整。
（2）合理地分配并聯(lián)發(fā)電機組間的負荷。電網(wǎng)均由多臺發(fā)電機并聯(lián)運行，每個機組所承擔的負荷應予以合理的分配，否則會造成某些發(fā)電機的過載。因而，要求電壓調整器能根據(jù)指定的規(guī)律平穩(wěn)地分擔電網(wǎng)的負荷。這一功能又稱為電壓調整器的調差功能。
（3）改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
分類
電壓調整器按調節(jié)對象可分為：
（1）直流發(fā)電機電壓調整器；
（2）交流同步發(fā)電機電壓調整器。按結構可分為：
（1）具有可動部件的電動、電磁機構的電壓調整器，例如變阻式調整器、振動式調整器等；
（2）無可動部件的電子或電磁式電壓調整器，例如電子離子式、磁放大器式、半導體晶閘管式電壓調整器等。按校正作用的規(guī)律可分為：
（1）比例式(P)電壓調整器，其校正規(guī)律正比于給定值與被調整值的偏差值；
（2）比例-積分-微分(PID)電壓調整器，其校正規(guī)律除具有正比于給定值與被調整值的偏差值外，還具有按偏差值的積分和微分值進行調整的規(guī)律；
（3）比例-積分(PI)電壓調整器，能較好地解決調整精度和穩(wěn)定性兩者間的矛盾。
基本工作原理
交流同步發(fā)電機用電壓調整器的工作原理見圖2。同步發(fā)電機輸出電壓的大小決定于勵磁繞組電流If1的大小。同步發(fā)電機的輸出電壓因負載變化而改變時，此電壓反饋到電壓調整器，并與另一輸入至電壓調整器的給定基準電壓進行比較，按給定的規(guī)律對直流勵磁發(fā)電機的勵磁電流If2進行調整，相應的直流勵磁發(fā)電機的輸出電壓E與交流同步發(fā)電機的勵磁電流If1隨之而改變，進而使同步發(fā)電機的輸出電壓得到了自動調整。
閉環(huán)調整系統(tǒng)框圖
發(fā)電機電壓調整器是由電壓調整器、勵磁機和發(fā)電機等部分所組成的閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。圖3是由檢測環(huán)節(jié)、前置放大環(huán)節(jié)和功率放大環(huán)節(jié)幾部分為系統(tǒng)的框圖。輸入前置放大環(huán)節(jié)的量是一模擬量，因此又稱模擬式勵磁調節(jié)系統(tǒng)。采用微處理機數(shù)字式調節(jié)系統(tǒng)時，發(fā)電機的輸出電壓接至檢測環(huán)節(jié)，經(jīng)模／數(shù)轉換器將輸出電壓的模擬量轉變?yōu)閿?shù)字量，再送入微處理機。其特點是：
（1）通用性強，適用于不同容量的發(fā)電機組。
（2）靈活性大，對不同機組的勵磁要求，在不更動設備的條件下，電壓調整器的各種功能均可通過計算機軟件的編制來完成。
（3）較少的硬件模塊。大型發(fā)電機要求的保護功能很多，模擬式電壓調整器每增加一個功能就需增加相應的電路板，而微處理機或微型計算機的電壓調整器則不需要。
（4）可靠性高。
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