Нормальная работа потребителей электроэнергии обеспечивается при определенном напряжении. При наличии на подстанциях и трансформаторных пунктах трансформаторов, снабженных устройствами для регулирования под нагрузкой (УРПН), появляется возможность автоматически регулировать напряжение путем переключения числа витков одной из обмоток трансформатора без его отключения. Обычно переключающее устройство располагают на стороне ВН.

Трансформатор с УРПН поставляется заводами с автоматическим регулятором напряжения (АРНТ). Совместно с трансформатором АРНТ образует автоматическую систему регулирования коэффициента трансформации. Основными характеристиками автоматической системы регулирования являются:

– ступень регулирования U _ст – напряжение между двумя ответвлениями обмотки, выраженное в процентах от ее номинального напряжения; в зависимости от типа трансформатора U _ст = 1,25…2,5%;

– зона нечувствительности Δ U _нч – некоторый диапазон изменения напряжений, при котором не срабатывает автоматический регулятор; зону нечувствительности выражают в процентах относительно номинального напряжения; для исключения излишних срабатываний регулятора зона нечувствительности должна быть больше ступени регулирования, т.е. Δ U _нч>U _ст (ступень регулирования рассматриваемого трансформатора 1,78%, т.е. 1,78·115/100=2,047 кВ);

– точность регулирования – показатель, характеризуемый изменением напряжения, равным половине зоны нечувствительности;

– выдержка времени – параметр, исключающий действие регулятора при кратковременных отклонениях напряжения;

– уставка регулятора – напряжение, которое должен поддерживать регулятор.

Процесс регулирования изображен на Рис. 36.

Не смотря на разнообразие выполнения, регуляторы напряжения могут быть представлены единой функциональной схемой, изображенной на Рис. 37., содержащей три функциональные части: измерительную ИЧ, логическую ЛЧ и исполнительную ИсЧ.

Характерным элементом измерительной части является элемент встречного регулирования ЭВР, обеспечивающий статическую характеристику регулятора. Это необходимо для поддержания напряжения у потребителя на заданном уровне независимо от тока нагрузки.

Рис. 36. Процесс регулирования напряжения

1,5 – границы зоны нечувствительности; 2,4 – напряжение возврата; 3 – уставка регулятора; t₁ – выдержка времени регулятора; t₂ – время действия приводного механизма; mn – скачкообразное переключение ступени регулирования; t₃ – время отклонения напряжения недостаточное для возникновения переключения

Измерительный орган напряжения ИОН содержит элемент сравнения напряжения ЭС и усилителя А1 и А2 с релейной характеристикой.

Рис. 37. Автоматическое регулирование коэффициента трансформации трансформатора

Логическая часть содержит элемент выдержки времени ЭВ и элементы ИЛИ, И. в зависимости от графика изменения напряжения на подстанции уставка по времени поднимается в пределах t ₁ = 1…5мин. Элементы ИЛИ, И выполняют соответствующие логические операции, обеспечивающие функционирование регулятора в целом.

Исполнительная часть содержит реле KL1 и KL2, при срабатывании которых создаются воздействия на привод выключателя ответвлений.

Наиболее совершенных из известных регуляторов, выполненных на основе полупроводниковых элементов, является АРТ-1Н.