Stroomgroepen
Index bekrachtiging
Electriciteit
Root server » TechTalk » Electriciteit » Stroomgroepen » Bekrachtiging » Mechanische regeling

De regelaar dient om de uitgangsspanning van een generator constant te houden. Voor de komst van de vermogenselectronica gebruikte men mechanische regelaars.
-

-

Walsregelaar

Wisselstroom generatoren bestaan al zeer lang, nog voor er electronische modules bestonden voor het instellen van de bekrachtiging. De bekrachtiging moet ingesteld kunnen worden zodat de uitgangsspanning constant blijft, ongeacht de belasting. Vooral zware inductieve belastingen zoals transformatoren en motoren doen de spanning van de alternator zakken omdat ze veel reactief vermogen opnemen.

De walsregelaar (afbeeldingen rechts) werd veelvuldig gebruikt om de exciterstroom van alternatoren in te stellen. Naast de walsregelaar (het regelend element) hebben we een bekrachtigingsdynamo die stroom levert aan de veldwikkeling van de alternator.

De walsregelaar bestaat uit twee sectorvormige schijven die bewegen en contact maken met vast opgestelde contactbanen (zoals de collector van een gelijkspanningsmotor). De lamellen zijn verbonden met de aftakkingen van twee weerstanden. De weerstanden doen dienst als veldregelaar voor de bekrachtigingsdynamo.

In het rood hebben we de gelijkspanning, geleverd door een dynamo (exciter dynamo). Het is een compounddynamo met seriewikkeling en shuntwikkeling waarvan de stroom ingesteld kan worden. In rusttoestand (geen spanning) raakt sector S1 de onderste lamellen en sector S2 de bovenste lamellen. De twee weerstanden zijn dan kortgesloten.

De volgende regelaar onderaan de pagina gebruikt hetzelfde principe van regelbare weerstand om de exciterstroom in te stellen.

De uitgang van de alternator zijn de blauwe leidingen (draaistroom). De spanning wordt gemeten tussen twee fasen door een meettransfo.

Als de generator draait en een spanning levert, dan krijgt de motor een spanning via de transfo. De motor heeft de neiging in wijzerszin te gaan draaien, maar wordt tegengehouden door een spiraalveer. Bij een bepaalde positie is er een evenwicht, waarbij een aantal weerstandselementen in de kring geschakeld worden (rode stippen op R1 en R2).

Als de spanning stijgt of daalt, dan heeft de motor meer of minder koppel en wordt de schijf verdraait zodat er minder of meer weerstanden in de kring opgenomen worden. De walsregelaar stabiliseert zo de uitgangsspanning. Om vonken te vermijden zijn er veel standen zodat de spanningsval tussen twee opeenvolgende contacten laag is.

Om pendelen tegen te gaan wordt er een mechanische demping voorzien. Om een wrijvingsloze demping te bekomen gebruikt men een magnetische demping: een koperen schijf beweegt in een magnetisch veld. Door de foucaultstromen wordt de schijf afgeremd.

De bovenvermelde regelaar werd veelvuldig gebruikt in electriciteitscentrales vanwege zijn betrouwbaarheid. Voor mobiele toepassingen (werfgeneratoren en generatoren in vliegtuigen en dergelijke) gebruikte men liever koolstaafregelaars die beter tegen de schokken kunnen. Deze regelaars zijn echter minder nauwkeurig en moeten vaker bijgesteld worden.

Koolstofstaafregelaar

Om de generatorspanning te stabiliseren kan men ook een koolregelaar gebruiken. De regelaar is gebaseerd op het principe dat koolstofdeeltjes de stroom beter geleiden als ze samengedrukt worden. Ook de koolmicrofoon die toen in telefoons gebruikt werd is op hetzelfde principe gebaseerd.

In rust drukken de veren de koolstofcylinder samen zodat de geleiding goed is. Als er stroom door het electromagneet gestuurd wordt dan worden de veren tegengewerkt en de druk wordt verlaagd zodat de weerstand stijgt.

Op de schakeling hebben we alle componenten van een industriŰle alternator: de spanningstransfo (meettransfo om de spanning te verlagen) en de stroomtransfo om de spanning beter te stabiliseren ongeacht de belasting.

De gelijkrichter is een koperoxide of seleniumgelijkrichter om de electromagneet te voeden met een gelijkspanning.

De alternator heeft een bekrachtigingsdynamo op zijn as. De spanning die de dynamo opwekt wordt op de rotor overgebracht door middel van sleepcontacten.

De bekrachtigingsdynamo is hier van het shunt type (bekrachtiging van de dynamo door een wikkeling die parallel staat op de dynamo), maar de koolstofstaaf kan de stroom reduceren. Daardoor wijzigt ook de stroom die de dynamo levert, en uiteindelijk ook de spanning van de alternator.

De regeling kan met een lage stroom gebeuren, zodat het geheel een hoog rendement heeft.

Een dergelijke regelaar werd vaak in vliegtuigen gebruikt vanwege zijn hogere betrouwbaarheid in verghelijking met de dynamo en regelaar die in voertuigen gebruikt werd (afbeelding rechts: dynamo met koolregelaar). Tot aan de tweede wereldoorlog volstond een dynamo om de boordspanning te leveren.

Tijdens de tweede wereldoorlog had men meer vermogen nodig (radio, radar) en werd de dynamo vervangen door een alternator, maar de koolstofregelaar bleef in gebruikt vanwege zijn lager gewicht in vergelijking met verzadigbare spoelen. Deze alternatoren leverden 400Hz en deze gewoonte bestaat nu nog.

De regelaar moet vaak bijgesteld worden want de weerstand in rust kan verlopen (dit is de reden van de instelpotentiometer in serie met de koolstaaf). De regelaar wordt vaak preventief vervangen om een betrouwbare werking te garanderen.

PublicitÚs - Reklame

-