Das Problem der Spannungsregelung in einem AC-System unterscheidet sich grundsätzlich nicht von dem in einem DC-System. In jedem Fall besteht die Funktion des Reglersystems darin, die Spannung zu steuern, ein Gleichgewicht des zirkulierenden Stroms im gesamten System aufrechtzuerhalten und plötzliche Spannungsänderungen (Anti-Pendeln) zu eliminieren, wenn eine Last an das System angelegt wird. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zwischen dem Reglersystem von Gleichstromgeneratoren und parallel betriebenen Generatoren.
Die Last, die von einem bestimmten Gleichstromgenerator in einem System mit zwei oder vier Generatoren getragen wird, hängt von seiner Spannung im Vergleich zur Busspannung ab, während die Lastverteilung zwischen Generatoren von den Einstellungen ihrer Drehzahlregler abhängt, die durch die Frequenz und gesteuert werden Droop-Schaltungen, die im vorherigen Abschnitt über Generatorsysteme mit konstanter Drehzahl besprochen wurden.
Beim Parallelbetrieb von Wechselstromgeneratoren müssen Frequenz und Spannung gleich sein. Wenn eine Synchronisierungskraft erforderlich ist, um nur die Spannung zwischen Gleichstromgeneratoren auszugleichen, sind Synchronisierungskräfte erforderlich, um sowohl die Spannung als auch die Drehzahl (Frequenz) zwischen Wechselstromgeneratoren auszugleichen. Vergleichsweise sind die Synchronkräfte bei AC-Generatoren deutlich größer als bei DC-Generatoren. Wenn AC-Generatoren ausreichend groß sind und mit ungleichen Frequenzen und Klemmenspannungen betrieben werden, kann es zu schweren Schäden kommen, wenn sie plötzlich über einen gemeinsamen Bus miteinander verbunden werden. Um dies zu vermeiden, müssen die Generatoren möglichst genau synchronisiert werden, bevor sie miteinander verbunden werden.
Das Regeln der Ausgangsspannung eines Gleichstromerregers, der das Rotorfeld der Lichtmaschine mit Strom versorgt, steuert am besten die Ausgangsspannung einer Lichtmaschine. Dies erfolgt durch die Regelung eines im Erregerkreis des Erregers geschalteten 28-Volt-Systems. Ein Regler steuert den Erregerfeldstrom und regelt somit die an das Generatorfeld angelegte Erregerausgangsspannung.
Transistorisierte Lichtmaschinenregler
Viele Lichtmaschinensysteme für Flugzeuge verwenden einen transistorisierten Spannungsregler, um den Ausgang der Lichtmaschine zu steuern. Bevor Sie sich mit diesem Abschnitt befassen, kann ein Überblick über die Transistorprinzipien hilfreich sein.
Ein transistorisierter Spannungsregler besteht hauptsächlich aus Transistoren, Dioden, Widerständen, Kondensatoren und normalerweise einem Thermistor. Im Betrieb fließt Strom durch eine Diode und einen Transistorpfad zum Generatorfeld. Wenn der richtige Spannungspegel erreicht ist, veranlassen die Regelkomponenten, dass der Transistor die Leitung unterbricht, um die Feldstärke der Lichtmaschine zu steuern. Der Betriebsbereich des Reglers ist normalerweise über einen schmalen Bereich einstellbar. Der Thermistor stellt eine Temperaturkompensation für die Schaltung bereit. Auf den in der Figur gezeigten Spannungsregler mit Transistoren wird bei der Erläuterung des Betriebs dieses Reglertyps Bezug genommen.
Der AC-Ausgang des Generators wird dem Spannungsregler zugeführt, wo er mit einer Referenzspannung verglichen wird, und die Differenz wird an den Steuerverstärkerabschnitt des Reglers angelegt. Wenn die Leistung zu niedrig ist, wird die Feldstärke des AC-Erregergenerators durch die Schaltung im Regler erhöht. Bei zu hoher Leistung wird die Feldstärke reduziert.
Die Spannungsversorgung für die Brückenschaltung ist CR1, die eine Vollwellengleichrichtung des Dreiphasenausgangs von Transformator T1 bereitstellt. Die DC-Ausgangsspannungen von CR1 sind proportional zu den durchschnittlichen Phasenspannungen. Die Stromversorgung erfolgt vom negativen Ende der Stromversorgung über Punkt B, R2, Punkt C, Zenerdiode (CR5), Punkt D und zum parallelen Anschluss von V1 und R1. Der Abgriffspunkt C der Brücke liegt zwischen dem Widerstand R2 und der Zenerdiode. Im anderen Zweig der Referenzbrücke sind die Widerstände R9, R7 und der Temperaturkompensationswiderstand RT1 mit V1 und R1 über die Punkte B, A und D in Reihe geschaltet. Der Ausgang dieses Brückenzweigs liegt am Schleiferarm von R7.
Wenn Änderungen der Generatorspannung auftreten, beispielsweise wenn die Spannung abfällt, bleibt die Spannung zwischen R1 und V1 (sobald V2 zu leiten beginnt) konstant. Die gesamte Spannungsänderung tritt über der Brückenschaltung auf. Da die Spannung über der Zenerdiode konstant bleibt (sobald sie zu leiten beginnt), erfolgt die gesamte Spannungsänderung, die in diesem Zweig der Brücke auftritt, über den Widerstand R2. Im anderen Zweig der Brücke ist die Spannungsänderung über den Widerständen proportional zu ihren Widerstandswerten. Daher ist die Spannungsänderung über R2 größer als die Spannungsänderung über R9 zum Schleiferarm von R7. Wenn die Generatorausgangsspannung abfällt, ist Punkt C bezüglich des Schleifarms von R7 negativ. Wenn umgekehrt die Ausgangsspannung des Generators ansteigt, wird die Polarität der Spannung zwischen den beiden Punkten umgekehrt.
Der zwischen den Punkten C und A abgenommene Brückenausgang ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors Q1 geschaltet. Bei niedriger Generatorausgangsspannung ist die Spannung von der Brücke zum Emitter negativ und zur Basis positiv. Dies ist ein Vorwärtsvorspannungssignal für den Transistor, und der Emitter-zu-Kollektor-Strom nimmt daher zu. Mit steigendem Strom steigt die Spannung am Emitterwiderstand R11.
Dies wiederum legt ein positives Signal an die Basis des Transistors Q4, erhöht seinen Emitter-zu-Kollektor-Strom und erhöht den Spannungsabfall über dem Emitterwiderstand R10.
Dies gibt der Basis von Q2 eine positive Vorspannung, was seinen Emitter-zu-Kollektor-Strom erhöht und den Spannungsabfall über seinem Emitterwiderstand R4 erhöht. Dieses positive Signal steuert den Ausgangstransistor Q3. Das positive Signal an der Basis von Q3 erhöht den Emitter-zu-Kollektor-Strom.
Das Steuerfeld des Erregergenerators liegt im Kollektorkreis. Eine Erhöhung der Ausgangsleistung des Erregergenerators erhöht die Feldstärke des Wechselstromgenerators, was die Generatorausgangsleistung erhöht.
Um zu verhindern, dass der Generator angeregt wird, wenn die Frequenz auf einem niedrigen Wert liegt, befindet sich in der Nähe der F+-Klemme ein Unterdrehzahlschalter. Wenn der Generator eine geeignete Betriebsfrequenz erreicht, schließt der Schalter und ermöglicht die Erregung des Generators.
Ein weiterer interessanter Punkt ist die Leitung, die die Widerstände R27, R28 und R29 in Reihe mit den normalerweise geschlossenen Kontakten des K1-Relais enthält. Die Arbeitsspule dieses Relais befindet sich im unteren linken Teil des Schaltplans. Das Relais K1 ist über die Stromversorgung (CR4) für den Transistorverstärker geschaltet. Wenn der Generator gestartet wird, wird elektrische Energie von der 28-Volt-DC-Sammelschiene an das Feld des Erregergenerators geliefert, um das Feld für die anfängliche Erregung zu „flashen“. Wenn das Feld des Erregergenerators erregt wurde, beginnt der Wechselstromgenerator zu produzieren, und während es sich aufbaut, wird das Relais K1 erregt, wodurch der „Feldblitz“-Kreis geöffnet wird.
