Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của bộ ổn áp (Automatic Voltage Regulator)

Điện áp tự độngBộ điều chỉnhđiều chỉnh điện áp của lưới điện, máy phát điện, máy biến áp hoặc bộ cấp điện. Khi tải điện lấy dòng điện từ lưới điện, máy phát điện hoặc máy biến áp, sẽ xảy ra sụt áp trên đường dây truyền tải hoặc cáp. Môi trường truyền tải có một điện trở nhất định và sụt áp IR trên đường dây truyền tải dẫn đến điện áp thấp hơn ở đầu nhận. Sụt áp trên đường dây phụ thuộc vào hệ số công suất của tải. Tải có hệ số công suất thấp hơn sẽ tiêu thụ nhiều dòng điện hơn, dẫn đến sụt áp nhiều hơn.

Điều cần thiết là phải duy trì điện áp theo điện áp định mức của tải điện. Nếu điện áp cung cấp không nằm trong phạm vi điện áp định mức, hiệu suất của thiết bị điện sẽ giảm. Bộ điều chỉnh điện áp là thiết bị kiểm soát điện áp đầu ra và duy trì điện áp trong giới hạn đã đặt.

1. Có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để điều chỉnh điện áp của nguồn cung cấp AC và DC:

Điện áp của các bộ cấp điện có chiều dài bằng nhau trong hệ thống DC được điều chỉnh bởi các máy phát điện hỗn hợp. Tuy nhiên, nếu chiều dài của các bộ cấp điện không bằng nhau, thì điện áp được điều chỉnh bởi các bộ tăng áp bộ cấp điện. Máy biến áp tăng áp, bộ điều chỉnh điện áp cảm ứng, tụ điện phân lưu, bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVRs), v.v. điều chỉnh điện áp cung cấp AC. Sau khi hiểu được sự cần thiết của bộ điều chỉnh điện áp, chúng ta sẽ thảo luận về cách nó duy trì điện áp cần thiết.

2.Nguyên lý hoạt động của bộ ổn áp:

Bộ điều khiển của bộ điều chỉnh điện áp tự động so sánh điện áp thực tế với điểm đặt và đưa ra tín hiệu lỗi để điều khiển nguồn điện kích thích. Đầu ra được lấy từ đầu ra của máy phát điện sau khi giảm điện áp thông qua máy biến áp điện áp. Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon (SCR) điều khiển điện áp đầu ra của bộ kích thích.

Khi điện áp tạo ra thấp hơn điểm đặt, bộ điều khiển sẽ đưa ra tín hiệu lỗi khuếch đại, làm giảm góc đánh lửa của SCR, dẫn đến tăng điện áp kích từ. Tăng điện áp kích từ dẫn đến tăng dòng điện từ trường và từ thông từ trường. Do đó, điện áp máy phát cũng tăng cho đến khi đạt đến điểm đặt của bộ điều chỉnh điện áp tự động. Điều này xảy ra khi tải trên máy phát tăng.

Nếu máy phát điện chạy ở chế độ tải nhẹ hoặc không tải, điện áp của máy có thể vượt quá giá trị cài đặt. Để giải quyết vấn đề này, bộ điều khiển đưa ra tín hiệu lỗi khuếch đại, làm tăng góc kích hoạt của SCR, dẫn đến giảm điện áp kích từ. Giảm điện áp kích từ dẫn đến giảm dòng điện từ trường và từ thông từ trường. Giảm từ thông từ trường, đến lượt nó, làm giảm điện áp đầu ra của máy phát điện.

Để duy trì điện áp đầu ra ổn định, hệ thống kích từ của máy phát điện xoay chiều phải điều chỉnh theo những thay đổi đột ngột về tải. Đây là lúc bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR) phát huy tác dụng. AVR kiểm soát dòng điện từ trường kích từ và điều chỉnh điện áp đầu ra. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là trong những biến động mạnh, AVR có thể không phản ứng nhanh như cần thiết.

Bộ điều chỉnh điện áp phản ứng nhanh dựa trên nguyên lý vượt ngưỡng được sử dụng để có được phản ứng nhanh. Theo nguyên lý này, khi tải tăng, điện áp kích thích cũng tăng. Tuy nhiên, trước khi điện áp đạt đến giá trị tương ứng với sự kích thích tăng, bộ điều chỉnh điện áp giảm sự kích thích xuống giá trị thích hợp. Điều này đảm bảo rằng điện áp vẫn nằm trong phạm vi yêu cầu và ngăn ngừa bất kỳ thiệt hại nào cho hệ thống.

3.Ứng dụng của bộ điều chỉnh điện áp tự động:

Nó điều chỉnh điện áp hệ thống để đưa máy đến gần trạng thái hoạt động ổn định hơn.

Khi nhiều máy phát điện chạy song song, chúng sẽ chia sẻ tải phản kháng với nhau.

Bộ điều chỉnh điện áp tự động làm giảm tình trạng quá áp do mất tải đột ngột trong hệ thống.

Trong điều kiện lỗi, nó tăng cường sự kích thích của hệ thống để đảm bảo có sẵn công suất đồng bộ tối đa trong quá trình xóa lỗi.