Avr модуль автоматической регулировки напряжения

Запчасти на дизель-генераторы,
Дизельные электростанции,
Ремонт

телефон по России
8 (800) 505-10-92

Головной офис
+7(4852) 59-91-31
+7(4852) 91-05-32

ООО «Энергетика» > Новости > Автоматические регуляторы напряжения AVR

Автоматические регуляторы напряжения AVR

Внимание! Акция!

Автоматические регуляторы напряжения AVR

Автоматические регуляторы напряжения AVR
В настоящее время во многих дизель-генераторных установках большой мощности используются синхронные генераторы бесщеточного типа. Технической и конструктивной особенностью таких генераторов является отсутствие коллекторно-щеточного узла, а обмотка возбуждения располагается во вращающемся роторе. Для обеспечения работы генератора нужно, чтобы индуцированный и протекающий по обмотке возбуждения ток имел необходимую амплитуду и полярность.

Чтобы выпрямить наведенное напряжение, обмотка возбуждения выполняется из двух частей, которые соединены через диод, а амплитуда индуцированного ЭДС зависит от взаимодействия магнитных полей основной и дополнительной обмоток статора. Регулируя наведенную ЭДС в обмотке возбуждения, можно гибко управлять работой генератора. Этот принцип лег в основу создания специальных управляющих электронных устройств, которые стали неотъемлемой частью современных синхронных генераторов (СГ).

Чтобы запитать обмотку возбуждения и стабилизировать вырабатываемое генератором напряжение, используются различные способы и устройства, но наибольшее распространение получили микропроцессорные автоматические регуляторы напряжения AVR. Устройство AVR – своеобразное «сердце» системы возбуждения синхронного генератора. Адаптивно регулируя ток, наведенный в обмотку возбуждения, регулятор напряжения осуществляет стабилизацию параметров на выходе СГ.

Таким же способом удается обеспечить защиту от перегрузок, которые очень опасны для всех типов генераторов, а также защиту от критичного снижения частоты. Электронный корректор напряжения запитан от одной из трехфазных обмоток статора, являющего выходом синхронного генератора, параметры которого устройство контролирует. При помощи автоматического регулятора AVR удается управлять работой генераторной станции в переходном и аварийном режиме.

Кроме того, электронный регулятор напряжения AVR способен поддерживать совместную работу нескольких СГ сходной мощности, подключенных параллельно. От настройки и точности регулировки этого устройства зависят параметры работы всей дизель-генераторной станции.

Принцип работы регуляторов AVR

Стабилизация выходного напряжения до заданного номинального значения производится посредством соответствующего увеличения или уменьшения тока в обмотке возбуждения. Таким же образом удается минимизировать колебания напряжения генератора в процессе работы, а также обеспечить быстрое достижение заданных параметров после запуска станции, необходимых для подключения и энергоснабжения потребителей.

Чтобы вовремя распознать опасность и предупредить аварию генератора, устройство контролирует изменения частоты выходного напряжения, и в случае ее критичного снижения может оперативно уменьшить, либо вообще отключить подачу напряжения на обмотку возбуждения. Эти же действия производятся при плановой или аварийной остановке двигателя. Порог частоты, при котором происходит отключение обмотки возбуждения, обычно установлен в заводских настойках на уровне 45 Гц.

Техническая реализация

Внешний вид и схемное решение устройств AVR, выпущенных различными компаниями для совместной работы с определенными моделями генераторов, могут значительно отличаться, но основные принципы их построения одинаковы. На начальном этапе создания подобных приборов типичный регулятор напряжения AVR выполнялся в виде отдельного устройства, помещенного в специальный металлический «шкаф». Сегодня в основном используются автоматические регуляторы напряжения AVR, представляющие собой небольшую плату, которая монтируется в блок возбуждения синхронного генератора.

Источник

220 Вольт – это едва ли не единственная цифра, которую знают и помнят наизусть не только физики-профессионалы, инженеры и электромеханики, а любой неискушенный пользователь электричества. Именно столько должно выдавать напряжение в сети, чтобы электрические приборы работали ровно и без сбоев. Но, к сожалению, это почти недосягаемый идеал. Наши украинские сети старые, слабые и посаженные, а их реконструкцией вряд ли займутся в ближайшее время. Между тем, число потребителей неумолимо растет. Поэтому скачки и отклонения напряжения от нормы в сети – обычное дело. Ладно, оставим наши несчастные сети в покое – это неразрешимая проблема, но не наша, а государства. А вот напряжение в купленном вами генераторе – это ваш личный выбор электростанции, зависящий только от вас.

Напряжение, которое выдает бензиновый или дизельный генератор, тоже сильно колеблется, причем в довольно широком диапазоне. И причина этого явления заключена не только в повышенной нагрузке на резервную сеть, а и в самом строении генератора. Чем дешевле и некачественнее резервная электростанция, тем больше угрозы для ваших дорогих электроприборов. Так зачем же подвергать их ненужному риску? Не лучше ли сразу купить генератор со стабильным напряжением или как вариант можно приобрести отдельно стоящий стабилизтор напряжения, который будет выполднять те же функции.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА СТАБИЛЬНОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Дорогой мобильный, поставленный на зарядку, укоризненно смотрит черным экраном, у компьютера «улетела» видеокарта или материнская плата, холодильник потек, воняя испорченными продуктами, телевизор молчит, а газовый котел уже не запускается. Что это? Конец света? Нет, всего лишь скачок напряжения от генератора.
Сразу скажем, что стабильным считается не только напряжение 220В, существуют допустимые нормы отклонения напряжения, на которые рассчитаны многие из «нежно любимых» электронных приборов. Ведь их производители отнюдь не из Марса и отлично знают проблемы сетей и проблемы резервных электростанций. Поэтому они допускают работу даже самой чувствительной электроники при перепадах напряжения в диапазоне 200-240 В. Это стандартное отклонение до 10%. Но никак не больше. Но такой перепад допустим только в том случае, если напряжение возрастает плавно и постепенно. А, если генератор вдруг выдает незапланированный скачок – пиши пропало. Никакие защитные опции в мобилке, холодильнике или модеме уже не помогут.
Помните уроки физики в школе? Закон Ома гласит, что сила тока всегда прямо пропорциональна напряжению. То есть, если напряжение перешло норму и резко пошло на повышение, то сила тока так же резко увеличивается. Электроны начинают сумасшедший бег, а температура в проводниках и полупроводниках зашкаливает. Вот так и горят и плавятся микросхемы в дорогой бытовой технике и электронных приборах.
Теперь подсчитайте, сколько денег нужно выбросить, причем незапланированно, чтобы отремонтировать то, что еще можно, а потом еще и купить новую технику взамен сгоревшей и ремонту не подлежащей?
Скачок напряжения в генераторе – гарантированный риск лишиться собственного имущества. Причем, недешевого. Вот почему генераторы с функцией AVR или инверторные генераторы, хоть и стоят дороже, но по большому счету, хорошо сэкономят вам денежки.

Читайте также:  Регулировка пилы poulan 2250

Типичный отзыв клиента:

ОТ ЧЕГО ЗАВИCИТ СТАБИЛЬНОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ГЕНЕРАТОРЕ

Чтобы избежать плачевных последствий скачков напряжения, некоторые пользователи в сети советуют приобрести и установить на генератор специальное реле напряжения. Но подобное реле не стабилизирует напряжение, оно только показывает его величину и при критической отметке выключит генератор. Отзывы покупателей склоняются к тому, что реле – не выход, а для того, чтобы защитить электрические приборы в доме, следует приобрести электростанцию со стабильным напряжением.

Для того, что бы правильно выбрать генератор, следует учесть несколько важных факторов, которые влияют на стабильность выдаваемого напряжения:

Класс установленного двигателя

Honda Hyundai Konner&Sohnen Briggs&Stratton

Тип альтернатора: синхронный и асинхронный

Генератор с асинхронным альтернатором Генератор с синхронным альтернатором

Синхронный (щеточный) альтернатор в генераторе имеет сложную конструкцию, в которой задействованы статор, ротор и угольные щетки. И на статоре, и на роторе намотана проволока – обмотка. У качественной торговой марки она всегда на сто процентов медная. Вся эта сложная система (плотно прилегающие щетки, качественный якорь и медная обмотка) вместе дает определенную гарантию того, что напряжение будет стабильным, без скачков и отклонений от нормы. Поэтому для защиты бытовых электроприборов от поломки, лучше приобрести синхронный генератор. Асинхронный альтернатор имеет свои преимущества, но качественного тока от него не дождешься, нужно отдельно покупать и устанавливать стабилизатор напряжения.

Задействованная технология

Генераторы инверторного типа

Речь идет об особой современной технологии – инверторной. Инверторные генераторы способны выдавать качественный и чистый ток с идеальной геометрической синусоидой. Встроенный микропроцессор являет собой электронный стабилизатор, который способен производить на выход сверхкачественный ток. Это происходит из-за двойного преобразования – переменного тока в постоянный, а затем снова в переменный, но уже крайне высокого качества. Отклонение напряжения от нормы в инверторном генераторе – минимальное, до 2,5%, его не «заметит» ни один, даже самый точный и чувствительный электрический прибор. Такие цифровые генераторы покупают не только как резерв или постоянный источник тока, а даже в качестве заменителя стационарной сети. Если сеть плохая и посаженная, а нужно запитать сверхчувствительную электронику, лучший выход – задействовать инверторный генератор.

Встроенная функция AVR – стабилизатор напряжения

Генераторы с AVR – единственно правильный выбор, если хотите уберечь любую электронику от поломок. Технология AVR удерживает выходное напряжение генератора на постоянной величине, не допуская отклонений и скачков. Нормальное отклонение при задействовании AVR составляет до 5% (210-230В). Автоматический регулятор напряжения – это сложный электронный блок, который не только контролирует показатели величины напряжения, а и стабилизирует выходное напряжение через постоянную регулировку тока в обмотке. Качественные и дорогие бензиновые генераторы и дизельные электростанции от ведущих мировых компаний всегда обладают встроенной функцией AVR. Стабилизатор напряжения отлично сглаживает и устраняет изменения в резервной сети. Это уберегает электрическую технику от поломок. Данная система защищает не только подключенные приборы, она способна защитить и сам генератор, позволяя ему избежать перегрузок.

ЭЛЕКТРОНИКА, ТРЕБУЮЩАЯ ТОЛЬКО СТАБИЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Бензиновые генераторы со стабилизатором напряжения AVR или инверторные генераторы вырабатывают ток высокого качества. Напряжение на выходе имеет самое минимальное отклонение, поэтому они являются идеальным выбором, как для частного дома, так и для бизнеса.
Следует знать, что существует электроника, для которой применение генераторов со стабилизатором не только рекомендовано, но и необходимо. Это чувствительная медицинская аппаратура в клиниках, сверхточное оборудование в лабораториях, научных исследовательских центрах, различная оргтехника в офисах: факсы, модемы, компьютеры. Если в доме есть что-либо из перечисленных приборов, а также ноутбуки или мобильные телефоны, требующие постоянной подзарядки, то понятно, что следует купить бензиновый генератор с AVR или компактный и нешумный инверторный генератор. Они отлично защитят и самую распространенную бытовую технику, которая так же отрицательно реагирует на скачки напряжения. Очень чувствительны к отклонениям напряжения холодильники и морозилки, причем, если, к примеру, телевизор защищен плавким предохранителем, то холодильник такой защиты не имеет.

Бытовые приборы, чувствительны к перепадам напряжения

Особо хочется предупредить владельцев домов с газовыми котлами. Если планируете покупку резервной электростанции, следует приобрести инверторный генератор – он идеален для электронного блока запуска газовых котлов. Хороший бензиновый генератор с AVR – тоже отличный выбор для питания электроники газового котла. Дело в том, что газовые котлы, особенно импортного производства, очень привередливы к качеству тока и к величине напряжения. Электронный пусковой блок сразу плавится внутри, если почувствует хотя бы небольшой скачок напряжения. Если пусковая электроника газового котла имеет некоторую защиту от перепадов напряжения, то она не выйдет из строя, а просто отключится, и не будет работать. И первый, и второй случай чреваты тем, что котел не работает, а, значит, и дом не отапливается. Зимой, в морозы, эта ситуация становится критической. Представьте, себе: электричество в сети отключено, обогревателей сильно много не включишь, ибо они питаются от резерва – генератора, да еще и газовый котел не работает, а вместе с ним и система отопления.
Таких проблем можно избежать, заранее подумав о выборе нужного генератора. Наш интернет-магазин С торгом обезопасит ваш дом и бизнес, предоставив широкий выбор генераторов со стабильным напряжением.

Рекомендуем к просмотру видео-обзор » Стабилизатор напряжения у электрогенератора «:

Источник

Как я делал себе АВР для генератора

Несколько лет назад делал себе АВР (автоматический ввод резерва) для работы на даче от генератора. Сейчас многие ИТ-шники переходят на удалёнку, работают с дач, где качество электропитания может оставлять лучшего. Поэтому решил написать о своем опыте самодельного АВР на микроконтроллере ATmega8A. Если тема интересна, добро пожаловать под кат, будет много букв и кода.

О заземлении

Стоит помнить, что в сети не всегда 220В. Коммутация на линиях, грозовые разряды вдалеке, статические разряды дают такие наводки, что в сети нередки короткие импульсы в несколько киловольт. С этим борются установкой разрядников и УЗИП на вводе в дом, но это очень редкая практика в РФ. Так что пусть искра в землю уходит, и не через вас – сделайте по всему дому хорошее заземление. Без этого делать что-либо дальше просто нельзя!

О генераторах

К слову, у многих бытовых бензиновых генераторов обмотки никак не соединены с землёй. И это вполне нормально, когда вы питаете от генератора один электроинструмент. Но когда вам надо подключить генератор к дому, нужно сделать нулевой провод (N) и провод фазы (L). Для этого один из выводов генератора заземляется и из этой точки заземления уже независимо нужно вести в дом два провода – один будет нейтралью N, а второй – защитным заземлением (PE). При выборе генератора нужно обратить внимание, можно ли заземлять его выход, порой это запрещено в инструкции к генератору, тогда такой генератор вам не подойдёт.

Часто в Сети можно увидеть схемы подключения генератора без заземления и разделения линий N и PE. Не делайте так, дольше проживёте. Такие схемы хорошо работают до первого неудачного стечения обстоятельств. В типичных блоках питания современных электронных приборов стоят конденсаторы с линий L, N на землю. Если N не заземлить у генератора, то за счёт этих конденсаторов на линии N будет, если повезёт, 110 вольт относительно земли. Кстати, многие газовые котлы в таком режиме вообще перестают работать. Про влияние статики без присутствия заземления я уже писал выше.

О схемах АВР

Есть несколько разных схем реализации АВР. Дальше я буду писать о наиболее безопасной с моей точки зрения схеме однофазного АВР. Я не советую экономно делать АВР на одном контакторе или же с коммутацией только одного фазного провода. Только вместе с нейтралью.

На приведенной схеме питание от сети и от генератора подаётся через вводы 1 и 2. Они защищены спаренными автоматами. Через дополнительные автоматы питаются схемы коммутации и индикации. Видно, что катушки реле взаимно блокируются электрически. За включение того или иного ввода отвечает для упрощения не показанный на схеме микроконтроллер, который замыкает цепи в точке коммутации ТК1 или ТК2.

Принципиальным моментом является наличие в АВР 2х схем блокировок – взаимной механической блокировки коммутирующих вводы контакторов и взаимной электрической блокировки контакторов. Самодельщики ради экономии, бывает, в своих конструкциях пренебрегают этими блокировками, а зря. Схема без блокировок может проработать некоторое время, но в какой-то момент контакты пригорят, возвратные пружины ослабнут и случится КЗ между вводами. Во-первых, это грозит большим бабахом, если обе линии окажутся под напряжением, но это не самая большая проблема. Гораздо важнее, что ваш генератор неожиданно для ремонтирующих проводку электриков может выдать в общую сеть напряжение – при неблагоприятном стечении обстоятельств ремонтирующие линию электрики могут погибнуть. Для вас это уже уголовная статья.

О контакторах

Таким образом, использование обычных реле для нас отпадает, подойдут только специализированные контакторы. Для больших мощностей есть ещё вариант с моторизованными приводами, но это дорого и для типичного домашнего применения избыточно.

Чтобы сделать механическую блокировку, нужно выбрать контакторы, которые могут работать в паре. Обычно взаимная блокировка достигается установкой одинаковых контакторов рядом друг с другом и установкой дополнительной опции – механического блокиратора. Он продаётся отдельно от контакторов и стоит копейки.

Взаимная электрическая блокировка возможна, если на контакторе есть дополнительные сигнальные контакты, работающие на размыкание. Иногда они сразу встроены в контактор, иногда их можно докупить и установить как опцию.

Ведущие производители контакторов имеют в своих линейках такое оборудование. Так что найти и купить комплект не представляет особого труда. Правда цены на брендовые контакторы на порядок выше наших/китайских. Поскольку количество циклов коммутации не ожидается большим, то выбор китайских контакторов вполне оправдан. К недостаткам можно отнести только то, что катушки контактора во время работы довольно сильно гудят.

Еще по поводу коммутируемой мощности. Контакты контактора должны выдерживать максимальную мощность, которую вам разрешено потреблять в доме. У меня это 10 кВт, поэтому контакторы я выбирал на допустимый ток через один контакт примерно в 50 ампер. Стоит отметить, что по какой-то причине коммутируемая мощность для типичного трехфазного контактора указывается в паспорте суммарная для всех трёх фаз, поэтому надо внимательно смотреть, какой допустимый ток именно через один контакт.

О схеме управления

Когда я занимался созданием АВР у меня было несколько особых требований к его работе:

Хорошо бы, чтоб контроллер работал долго и надёжно. Кроме того, чтобы сделать полную гальваническую развязку и снабдить контроллер сторожевым таймером я ничего более не придумал. Ну и сделать схему и программу максимально простыми. Поскольку делалось всё для себя, то все настройки и калибровки решил оставить в коде — весь UI свелся к одному светодиоду )

Основная задача контроллера – мониторить напряжение на вводах и, при необходимости, переключать вводы. При этом приоритетным является ввод от деревенской сети.

Тут стоит отметить, что качество сети таково, что колебания от 150 в до 250 в вполне обычное явление. Поэтому понятие что есть хорошее питание от сети очень размыто. Через какое-то время я решил эту проблему, когда поставил на весь дом один мощный тиристорный стаблизатор напряжения на 11 кВт. Но, важно, стабилизатор можно ставить только до АВР, а не после! Включать стабилизатор для генератора категорически не рекомендуется. Есть опасность, что при определенной комбинации нагрузок, особенно всяких мощных насосов, система из генератора и стабилизатора станет неустойчивой и войдет в автоколебания.

После некоторых раздумий нарисовал такую схему в Eagle.

В схеме есть два идентичных трансформаторных источника питания, при наличии напряжения на любом из вводов схема обеспечена питанием. Между вводами возможно напряжение в 600в, поэтому изоляция трансформаторов должна быть хорошей. Питание берется после пакетников QF3 и QF4 соответственно.

У каждого источника есть резистивный делитель напряжения, защищенный от перенапряжения стабилитроном – с него производится путём нехитрых расчётов измерение напряжение сети с помощью АЦП микроконтроллера.

Для коммутации катушек контакторов применяется стандартная схема из даташита для управления семисторами. 2 штуки ). Катушки — это индуктивная нагрузка, поэтому цепи снаббера на выходе из резистора и конденсатора обязательны.

У меня был релейный модуль с али, который используется для останова генератора. На схеме он просто прямоугольник с тремя выводами.

Из особенностей еще в качестве генератора опорного напряжения использован TL431. В остальном всё включено стандартно для Atmega 8. Есть светодиоды для индикации наличия напряжения питания на вводах и один светодиод статуса устройства. Тактируется схема с помощью внешнего кварца на 16 МГц.

Eagle мне породил вот такую печатную плату. Никаких SMD, симисторы и стабилизатор с легкими радиаторами.

Два тороидальных трансформатора установлены прямо на плате. Плату изготовил традиционным радиолюбительским способом с помощью фоторезиста. После монтажа покрыл тремя слоями акрилового лака. Надеюсь не пробьет его высокое напряжение.

О программе управления

Код программы довольно длинный, извините.

Программа разработана с помощью бесплатного AVR Studio и использует стандартные библиотеки AVR.

В основном цикле программа проверяет напряжение на входах вводов, оценивает состояние включения контакторов, учитывает работу программных таймеров, производит необходимые корректировки включая или выключая реле и контакторы, затем уходит в спячку. Для отладки сделан вывод отладочной печати в последовательный порт микроконтроллера.

Для контроля зависаний предусмотрен сторожевой таймер.

Все циклы измерений сделаны на прерываниях и с использованием аппаратных таймеров. Счетчик секунд сделан на таймере 1. По прерыванию таймера 1 обновляются программные таймеры, отвечающие за задержки включения и отключения контакторов и реле генератора.
Второй таймер используется для создания эффекта мигания светодиода статуса. Предусмотрено три паттерна мигания. Значения из паттерна мигания берутся в прерывании таймера 2. По миганию можно судить о состоянии контроллера.

Два АЦП также работают по таймерам и усредняют по 2500 сэмплов измерений напряжения. Для перевода измерений в реальные вольты предусмотрены калибровочные константы. Их значения надо исправить в ходе настройки АВР.

Кроме того, есть еще ряд констант, которые нужно определить в ходе наладки.

Реле останова генератора при работе от генератора держится включенным, блокируя поступление напряжения на цепь останова генератора. После завершения работы таймера работы генератора на холостом ходу, реле выключается и на цепь останова генератора через это реле начинает поступать ток. На самом генераторе стоит специальный блок, который после появления напряжения с некоторой задержкой замыкает цепь зажигания на массу, что приводит к останову генератора. Этот же блок содержит цепь подзаряда аккумулятора генератора. Если кому интересны детали, напишите в комментах, я сделаю отдельный пост об этом блоке. В нём нет кода, всё аппаратно.

Если кто-то надумает повторить АВР, то стоит подкорректировать значения настроек. Готовую прошивку не публикую, так как программу всё равно надо править в ходе настройки АВР.

Надо сказать, что мой АВР работает уже 4 года без проблем, так что схема можно считать проверенная как и код.

Источник

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Настройки и регулировки