O problema da regulação de tensão em um sistema AC não difere basicamente daquele em um sistema DC. Em cada caso, a função do sistema regulador é controlar a tensão, manter o equilíbrio da corrente circulante em todo o sistema e eliminar mudanças bruscas de tensão (anti-caça) quando uma carga é aplicada ao sistema. No entanto, existe uma diferença importante entre o sistema regulador de geradores CC e alternadores operados em configuração paralela. A carga transportada por qualquer gerador CC em um sistema de dois ou quatro geradores depende de sua tensão em comparação com a tensão do barramento, enquanto a divisão de carga entre alternadores depende dos ajustes de seus reguladores de velocidade, que são controlados pela frequência e circuitos de droop discutidos na seção anterior sobre sistemas de acionamento de velocidade constante do alternador.
Quando os geradores CA são operados em paralelo, a frequência e a tensão devem ser iguais. Onde uma força de sincronização é necessária para equalizar apenas a tensão entre os geradores CC, as forças de sincronização são necessárias para equalizar tanto a tensão quanto a velocidade (frequência) entre os geradores CA. Em uma base comparativa, as forças de sincronização para geradores CA são muito maiores do que para geradores CC. Quando os geradores CA são de tamanho suficiente e estão operando em frequências e tensões terminais desiguais, sérios danos podem ocorrer se eles forem repentinamente conectados uns aos outros através de um barramento comum. Para evitar isso, os geradores devem ser sincronizados o mais próximo possível antes de conectá-los.
Regulando a saída de tensão de um excitador CC, que fornece corrente ao campo do rotor do alternador, controla melhor a tensão de saída de um alternador. Isso é realizado pela regulação de um sistema de 28 volts conectado no circuito de campo da excitatriz. Um regulador controla a corrente do campo do excitador e, assim, regula a tensão de saída do excitador aplicada ao campo do alternador.
Reguladores transistorizados do alternador
Muitos sistemas de alternador de aeronaves usam um regulador de voltagem transistorizado para controlar a saída do alternador. Antes de estudar esta seção, uma revisão dos princípios do transistor pode ser útil.
Um regulador de tensão transistorizado consiste principalmente de transistores, diodos, resistores, capacitores e, geralmente, um termistor. Em operação, a corrente flui através de um caminho de diodo e transistor para o campo do gerador. Quando o nível de tensão adequado é alcançado, os componentes reguladores fazem com que o transistor corte a condução para controlar a intensidade do campo do alternador. A faixa de operação do regulador geralmente é ajustável através de uma faixa estreita. O termistor fornece compensação de temperatura para o circuito. O regulador de tensão transistorizado mostrado na Figura será referido na explicação do funcionamento deste tipo de regulador.
A saída CA do gerador é alimentada ao regulador de tensão, onde é comparada com uma tensão de referência, e a diferença é aplicada à seção amplificadora de controle do regulador. Se a saída for muito baixa, a intensidade do campo do gerador do excitador CA é aumentada pelo circuito no regulador. Se a saída for muito alta, a intensidade do campo é reduzida.
A fonte de alimentação para o circuito da ponte é CR1, que fornece retificação de onda completa da saída trifásica do transformador T1. As tensões de saída CC de CR1 são proporcionais às tensões de fase médias. A alimentação é fornecida do lado negativo da fonte de alimentação através do ponto B, R2, ponto C, diodo zener (CR5), ponto D e para a conexão paralela de V1 e R1. O ponto de decolagem C da ponte está localizado entre o resistor R2 e o diodo zener. Na outra perna da ponte de referência, os resistores R9, R7 e o resistor de compensação de temperatura RT1 são conectados em série com V1 e R1 através dos pontos B, A e D. A saída desta perna da ponte está no braço do limpador de R7.
À medida que ocorrem mudanças na tensão do gerador, por exemplo, se a tensão diminui, a tensão entre R1 e V1 (uma vez que V2 começa a conduzir) permanece constante. A mudança total de tensão ocorre através do circuito da ponte. Como a tensão no diodo zener permanece constante (uma vez que ele começa a conduzir), a mudança total de tensão que ocorre nessa perna da ponte é no resistor R2. Na outra perna da ponte, a mudança de tensão nos resistores é proporcional aos seus valores de resistência. Portanto, a mudança de tensão em R2 é maior do que a mudança de tensão em R9 para o braço do limpador de R7. Se a tensão de saída do gerador cair, o ponto C é negativo em relação ao braço do limpador de R7. Por outro lado, se a saída de tensão do gerador aumenta, a polaridade da tensão entre os dois pontos é invertida.
A saída da ponte, tomada entre os pontos C e A, é conectada entre o emissor e a base do transistor Q1. Com a tensão de saída do gerador baixa, a tensão da ponte é negativa para o emissor e positiva para a base. Este é um sinal de polarização direta para o transistor e, portanto, a corrente do emissor para o coletor aumenta. Com o aumento da corrente, a tensão no resistor R11 do emissor aumenta.
Este, por sua vez, aplica um sinal positivo à base do transistor Q4, aumentando sua corrente de emissor para coletor e aumentando a queda de tensão através do resistor de emissor R10.
Isso dá uma polarização positiva à base de Q2, o que aumenta sua corrente de emissor para coletor e aumenta a queda de tensão em seu resistor de emissor R4. Este sinal positivo controla o transistor de saída Q3. O sinal positivo na base de Q3 aumenta a corrente do emissor para o coletor.
O campo de controle do gerador do excitador está no circuito coletor. Aumentar a saída do gerador do excitador aumenta a intensidade do campo do gerador CA, o que aumenta a saída do gerador.
Para evitar a excitação do gerador quando a frequência está em um valor baixo, há um interruptor de subvelocidade localizado próximo ao terminal F+. Quando o gerador atinge uma frequência de operação adequada, a chave fecha e permite que o gerador seja excitado.
Outro item de interesse é a linha contendo os resistores R27, R28 e R29 em série com os contatos normalmente fechados do relé K1. A bobina de operação deste relé encontra-se na parte inferior esquerda do esquema. O relé K1 é conectado através da fonte de alimentação (CR4) para o amplificador transistorizado. Quando o gerador é iniciado, a energia elétrica é fornecida do barramento CC de 28 volts para o campo do gerador do excitador para “piscar o campo” para a excitação inicial. Quando o campo do gerador da excitatriz estiver energizado, o gerador CA começa a produzir e, à medida que se acumula, o relé K1 é energizado, abrindo o circuito de “flash de campo”.
