Regulación del voltaje de los alternadores - Voltage Regulation of Alternators
El problema de la regulación de voltaje en un sistema de CA no difiere básicamente del de un sistema de CC. En cada caso, la función del sistema regulador es controlar la tensión, mantener el equilibrio de la corriente circulante en todo el sistema y eliminar los cambios bruscos de tensión (anti-hunting) cuando se aplica una carga al sistema.
Sin embargo, hay una diferencia importante entre el sistema regulador de los generadores de CC y los alternadores que funcionan en una configuración en paralelo. La carga transportada por cualquier generador de CC en particular en un sistema de dos o cuatro generadores depende de su tensión en comparación con la tensión del bus, mientras que la división de la carga entre los alternadores depende de los ajustes de sus reguladores de velocidad, que son controlados por los circuitos de frecuencia y droop que se han comentado en la sección anterior sobre los sistemas de accionamiento de velocidad constante de los alternadores.
Cuando los generadores de CA funcionan en paralelo, la frecuencia y la tensión deben ser iguales. Mientras que se requiere una fuerza de sincronización para igualar sólo la tensión entre los generadores de CC, se requieren fuerzas de sincronización para igualar tanto la tensión como la velocidad (frecuencia) entre los generadores de CA.
En términos comparativos, las fuerzas de sincronización de los generadores de CA son mucho mayores que las de los generadores de CC. Cuando los generadores de CA tienen un tamaño suficiente y funcionan a frecuencias y tensiones terminales desiguales, pueden producirse graves daños si se conectan repentinamente entre sí a través de un bus común. Para evitarlo, los generadores deben sincronizarse al máximo antes de conectarlos entre sí.
La regulación de la tensión de salida de un excitador de CC, que suministra corriente al campo del rotor del alternador, es la que mejor controla la tensión de salida de un alternador. Esto se consigue mediante la regulación de un sistema de 28 voltios conectado en el circuito de campo del excitador. Un regulador controla la corriente de campo del excitador y, por tanto, regula la tensión de salida del excitador aplicada al campo del alternador.
Reguladores transistorizados del alternador - Alternator Transistorized Regulators
Muchos sistemas de alternadores de aviones utilizan un regulador de tensión transistorizado para controlar la salida del alternador. Antes de estudiar esta sección, puede ser útil un repaso de los principios de los transistores.
Un regulador de tensión transistorizado se compone principalmente de transistores, diodos, resistencias, condensadores y, normalmente, un termistor. En funcionamiento, la corriente fluye a través de un camino de diodos y transistores hacia el campo del generador.
Cuando se alcanza el nivel de tensión adecuado, los componentes reguladores hacen que el transistor corte la conducción para controlar la intensidad del campo del alternador. El rango de funcionamiento del regulador suele ser ajustable a través de un rango estrecho. El termistor se encarga de compensar la temperatura del circuito.
La salida de CA del generador se introduce en el regulador de tensión, donde se compara con una tensión de referencia, y la diferencia se aplica a la sección del amplificador de control del regulador. Si la salida es demasiado baja, la intensidad de campo del generador de excitación de CA se incrementa mediante los circuitos del regulador. Si la salida es demasiado alta, la intensidad de campo se reduce.
La fuente de alimentación para el circuito de puente es CR1, que proporciona rectificación de onda completa de la salida trifásica del transformador T1. Las tensiones de salida de CC de CR1 son proporcionales a las tensiones medias de las fases. La energía se suministra desde el extremo negativo de la fuente de alimentación a través del punto B, R2, el punto C, el diodo zener (CR5), el punto D, y a la conexión en paralelo de V1 y R1.
El punto C del puente se encuentra entre la resistencia R2 y el diodo zener. En la otra pata del puente de referencia, las resistencias R9, R7 y la resistencia de compensación de temperatura RT1 están conectadas en serie con V1 y R1 a través de los puntos B, A y D. La salida de esta pata del puente se encuentra en el brazo de la escobilla de R7.
Cuando se producen cambios en la tensión del generador, por ejemplo, si la tensión baja, la tensión a través de R1 y V1 (una vez que V2 empieza a conducir) permanece constante. El cambio de tensión total se produce a través del circuito del puente. Dado que la tensión a través del diodo zener permanece constante (una vez que empieza a conducir), el cambio total de tensión que se produce en esa pata del puente es a través de la resistencia R2.
En el otro tramo del puente, el cambio de tensión a través de las resistencias es proporcional a sus valores de resistencia. Por lo tanto, el cambio de voltaje a través de R2 es mayor que el cambio de voltaje a través de R9 al brazo de la escobilla de R7. Si la tensión de salida del generador cae, el punto C es negativo con respecto al brazo de la escobilla de R7. Por el contrario, si la tensión de salida del generador aumenta, la polaridad de la tensión entre los dos puntos se invierte.
La salida del puente, tomada entre los puntos C y A, se conecta entre el emisor y la base del transistor Q1. Con la tensión de salida del generador baja, la tensión del puente es negativa en el emisor y positiva en la base. Esto es una señal de polarización hacia adelante para el transistor, y por lo tanto la corriente de emisor a colector aumenta. Con el aumento de la corriente, la tensión a través de la resistencia de emisor R11 aumenta.
Esto, a su vez, aplica una señal positiva a la base del transistor Q4, aumentando su corriente de emisor a colector y aumentando la caída de tensión a través de la resistencia de emisor R10.
Esto da un sesgo positivo a la base de Q2, que aumenta su corriente de emisor a colector y aumenta la caída de tensión a través de su resistencia de emisor R4. Esta señal positiva controla el transistor de salida Q3. La señal positiva en la base de Q3 aumenta la corriente de emisor a colector.
El campo de control del generador de excitación está en el circuito de colector. El aumento de la salida del generador excitador aumenta la intensidad de campo del generador de CA, lo que aumenta la salida del generador.
Para evitar la excitación del generador cuando la frecuencia está en un valor bajo, hay un interruptor de baja velocidad situado cerca del terminal F+. Cuando el generador alcanza una frecuencia de funcionamiento adecuada, el interruptor se cierra y permite la excitación del generador.
Otro elemento de interés es la línea que contiene las resistencias R27, R28 y R29 en serie con los contactos normalmente cerrados del relé K1. La bobina de funcionamiento de este relé se encuentra en la parte inferior izquierda del esquema. El relé K1 está conectado a través de la fuente de alimentación (CR4) para el amplificador de transistores.
Cuando el generador se pone en marcha, se suministra energía eléctrica desde el bus de CC de 28 voltios al campo del generador excitador para "encender el campo" para la excitación inicial. Cuando el campo del generador excitador ha sido energizado, el generador de CA comienza a producir, y a medida que se acumula, el relé K1 se energiza, abriendo el circuito de "flash de campo".
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